1. Introducción
El coltán radica en ser la principal fuente de niobio (Nb) y tántalo (Ta), fundamentales para la tecnología de punta, el desarrollo económico nacional y el futuro global (CIMECDI). Coltán, es el término abreviado de la mezcla mineralógica entre columbita [(Fe, Mn) Nb₂O₆] y tantalita [(Fe,Mn)Ta₂O₆], lo cual representa uno de los recursos más estratégicos de la actualidad debido a su papel esencial en la industria de la microelectrónica y las telecomunicaciones (Bolívar et al 2012).
En Venezuela, la existencia de coltán se dio a conocer públicamente a principios del siglo XXI, por decisión gubernamental, este mineral es explotado dentro de la Zona de Desarrollo Estratégico Nacional Arco Minero del Orinoco (ZDENAMO), específicamente en los estados Bolívar y Amazonas. Las mineralizaciones de niobio (Nb) y tántalo (Ta) están asociadas a complejos graníticos y pegmatíticos del Precámbrico, estos depósitos se originan por procesos de diferenciación magmática que concentran elementos de tierras raras y metales refractarios en cuerpos ígneos intrusivos. El Ta y Nb suelen encontrarse en menas de columbita-tantalita (Amundarain et al 2016). La abundancia de Ta y Nb en la corteza terrestre es muy baja, es decir, 2ppm para Ta y 24 ppm para Nb, por eso están clasificados como metales críticos estratégicos. Estos metales, que se encuentran comúnmente juntos en menas minerales con propiedades químicas muy similares dificultan su separación y análisis, lo que exige protocolos técnicos rigurosos que comienzan con una preparación física exhaustiva (Shikika Alidor et al 2025).
Su naturaleza refractaria, le otorga una resistencia excepcional a la meteorización química y a los ataques ácidos convencionales, lo que genera serias complejidades para análisis químicos por métodos instrumentales de ensayo; el mismo presenta una estructura cristalina ortorrómbica (Figura 1), alta resistencia a la corrosión y ciertas variantes mineralógicas (Bolivar et al 2012., Velazco et al 2016).
Dada la relevancia tecnológica del niobio (Nb) en superaleaciones aeroespaciales y del tántalo (Ta) en condensadores de alta capacidad, es imperativo contar con métodos analíticos precisos para su cuantificación en el marco del desarrollo minero nacional. La técnica de Espectrofotometría de Absorción Atómica (EAA), se presenta como una alternativa accesible y altamente sensible, comparable en ciertos aspectos con técnicas multielementales más costosas como el Plasma Acoplado Inductivamente con Espectroscopia de Emisión Óptica (ICP-OES).
Figura 1. Estructura cristalina ortorrómbica del coltán. Tomada de
https://geologicalmanblog.wordpress.com/2017/05/24/coltan/ y https://www.mindat.org/min-10303.html#autoanchor5
En el contexto venezolano, la caracterización precisa de estos minerales es estratégica. Sin embargo, el éxito de la cuantificación por EAA no reside solo en el equipo sino en la integridad de la muestra desde su captación. Un error en la preparación física invalida cualquier lectura posterior de concentración de Niobio (Nb) y Tántalo (Ta). Debido a su naturaleza refractaria y complejidad mineralógica, el éxito de su cuantificación por Espectrofotometría de Absorción Atómica (EAA) depende intrínsecamente de una preparación física rigurosa. En los institutos de investigación, la caracterización de yacimientos en el estado Bolívar exige protocolos que aseguren la representatividad geoquímica, la seguridad del personal ante la posible presencia de elementos radioactivos y la evaluación de interferencias de distintas fases como ejemplo, la ferrocolumbita (FeNb2O6), ixiolita [(Nb,Ta,Sn,Fe,Mn, Ti)4O8], wodginita [(Mn,Sn,Fe,Ti,Li)Ta2O8] para optimizar la operatividad de la técnica (Perez et al 2018., shikika Alidor et al 2025, ASGMI, 2023).
Este artículo detalla los procedimientos de preparación física de la muestra (Parte I) para la reducción de tamaño, molienda y análisis de fases necesarios para optimizar la posterior disolución química (Parte II) y el análisis instrumental (Parte III).
2. Desarrollo
La preparación física de la muestra no es un simple paso previo, sino una fase fundamental e integrante del análisis cuantitativo, ya que cualquier error en esta etapa invalida de forma absoluta cualquier lectura posterior de concentración.
2.1. Parte I: Preparación física de la muestra
En la preparación de la muestra se busca reducir el tamaño del mineral para obtener una submuestra manejable, aumentar el área superficial para optimizar la eficiencia del ataque químico y asegurar una homogeneización que garantice la representatividad estadística del yacimiento basados en mineralogía, tamaño de granos o criterios físicos y morfológicos. Según los principios de la Teoría de Muestreo de Gy (1998), la heterogeneidad natural de estos óxidos exige protocolos estrictos para minimizar el error fundamental de muestreo, el cual es la fuente principal de discrepancias cuando se comparan resultados entre la Espectrometría de Absorción Atómica (EAA) y otras técnicas como el ICP-OES. Sin una atención rigurosa a la contaminación cruzada y el cumplimiento de las normas recomendadas, el valor del análisis se ve comprometido, generando errores que suelen ser subestimados pero que impactan directamente en la confiabilidad de los datos analíticos (ASGMI,2023).
2.2. Representatividad
Desde la perspectiva geoquímica es vital partir de un muestreo representativo de estas muestras de ocurrencia natural (roca, sedimento y suelo), asegurar las características de un material no uniforme para que estén presentes en las submuestras representativas mediante una homogenización estricta.
2.3. Caracterización mineralógica previa
Dada la naturaleza refractaria y la complejidad mineralógica del coltán, su cuantificación exitosa por EAA depende intrínsecamente de una caracterización previa que actúe como un «mapa» para la ruta de disolución. Es imperativo realizar un examen mediante Difracción de Rayos X (DRX) o Microscopía Electrónica (MEB-EDX) como en la Figura 2 para identificar fases como la (FeNb2O6) ferrocolumbita, [(Nb,Ta,Sn,Fe,Mn, Ti)4O8] ixiolita o [(Mn,Sn,Fe,Ti,Li) Ta2O8] wodginita (Pérez et al 2018., Shikika Alidor et al 2021). Identificar la presencia de casiterita (SnO2) es crítico, ya que el estaño (Sn) es un interferente conocido que causa dispersión de luz o problemas de ionización en la llama de óxido nitroso/acetileno necesario para el niobio y el tántalo.
En el contexto venezolano, esta integración del análisis mineralógico con la técnica de EAA constituye un sistema robusto que minimiza el error analítico y optimiza los costos de insumos, permitiendo predecir la resistencia de la matriz antes de proceder al ataque químico (Martínez, s.f., ASGMI,2023).
Figura 2. Análisis mineralógico por microscopía óptica en muestras de coltan. Tomado de https://www.ijfmr.com/papers/2023/6/9492.pdf
2.4. Granulometría
El procedimiento granulométrico inicia con el secado de la muestra a 105°C para eliminar la humedad superficial que induce errores en el pesaje analítico. Se debe emplear un divisor de rifles o divisores rotativos bajo la norma ISO 3082 para obtener submuestras estadísticas representativas del lote original. La molienda debe transformar el mineral bruto en un polvo extrafino (Figura 3); investigaciones demuestran que reducir el tamaño de partículas a un diámetro mediano (d50) de entre (9.5 y 11.1 μm) incrementa la tasa de disolución hasta 4500 veces debido al aumento de la reactividad de la red cristalina. Mientras que para muchos minerales una malla 200 (75 μm) es suficiente, la tenacidad de los cristales de tantalita exige una reducción a malla 325 (45μm) para evitar que los analitos queden ocluidos en partículas gruesas, un error común que subestima la ley del mineral en las lecturas de absorción atómica (Andara et al 2020., Shikika Alidor et al 2021).
Figura 3. Muestras de coltán tomadas en 4 sitios de estudios en la Provincia Tanganyika RD del Congo. Tomada dehttps://www.ijfmr.com/papers/2023/6/9492.pdf
2.5. Control de contaminación de materiales.
Debido a la extrema dureza del coltán, el desgaste de los medios de molienda es un factor de sesgo documentado que el laboratorio debe monitorear y controlar estrictamente. Se requiere el uso de equipos fabricados en materiales especiales como nitruro de silicio, zirconio o carburo de tungsteno (WC), siendo este último útil para preservar la integridad de los niveles de hierro y manganeso, aunque introduce trazas de tungsteno. No obstante, para análisis en niveles de trazas y ultratrazas, es fundamental el uso de ágata en morteros o molinos de anillos, ya que su naturaleza inerte previene el aporte de metales como cromo o hierro que comprometerían la exactitud del análisis. El empleo de blancos de preparación (material rico en cuarzo) es una herramienta esencial para evaluar el efecto memoria y asegurar la calidad operativa durante todo el programa de análisis químico.
Sin una preparación cuidadosa y sin atención a la contaminación entre muestras, el valor del análisis se ve comprometido significativamente; es por ello, que la preparación de las muestras debe seguir las normas recomendadas, satisfaciendo las exigencias del material en los equipos, los elementos de molienda, clasificación y un ambiente de trabajo que minimice, en lo posible, los errores que pudieran producirse, que suelen deberse a contaminación cruzada entre muestras que son subestimados y generan repercusión en los datos analíticos obtenidos (Reiman,2008 en ASGMI,2003).
2.6. Factor radioactivo y seguridad
La preparación física de minerales refractarios venezolanos conlleva riesgos radiológicos inherentes, ya que el uranio (U) y el torio (Th) suelen sustituir isomorficamente a los metales en la estructura del coltán. El proceso de trituración genera polvo fino altamente respirable, lo que representa un riesgo crítico de inhalación que debe ser mitigado mediante el uso obligatorio de cabinas de extracción con filtros HEPA y protección respiratoria N100. Es imperativo realizar un monitoreo de radiación ambiental con contadores Geiger y almacenar las muestras detectadas con alta actividad en recipientes cerrados, preferiblemente envueltos en láminas de plomo y alejados de las áreas de tránsito común. El cumplimiento de estos protocolos de seguridad no es opcional sino una barrera técnica necesaria para garantizar una práctica analítica responsable y proteger la salud del personal analista (ASGMI,2023., Luhembwe et al 2023).
3. Conclusión Parte I
La preparación física del coltán en Venezuela no es un mero paso mecánico, sino el cimiento indispensable de la exactitud analítica para la determinación de Nb y Ta. La estandarización de una molienda ultrafina (<75 μm) en medios inertes como el ágata, junto con la identificación previa de fases interferentes como la casiterita, garantiza una operatividad superior y permite que la técnica de EAA compita en precisión con métodos de mayor complejidad tecnológica. Finalmente, la implementación estricta de protocolos de seguridad radiológica y el control de contaminación aseguran una gestión confiable y técnica de estos recursos estratégicos nacionales.
4. Referencias
- Andara, M., Rodríguez, C., Suarez, M., Di Pascuale, C., Ravelo, R.(2020).Protocolo de preparación de muestras minerales para análisis físicos, quimicos y mineralogicos.
https://www.fii.gob.ve/protocolo-de-preparacion-de-muestras-minerales-para-analisis-fisicos-quimicos-y-mineralogicos/
- Amundaraín, M. G., Sanoja, S., Subero, H., Prin, J. L., Hernández, P., Rojas de Astudillo, L., Velazco, E. J. (2016). Caracterización estructural y morfológica de minerales de niobio y tántalo provenientes del municipio Cedeño, estado Bolívar, Venezuela.
- Asociación de Servicios de Geología y Minería Iberoamericanos (ASGMI). (2023). Manual de metodologías geoquímicas de países iberoamericanos: Información geoquímica para la sociedad. (M. J. Batista, G. Prieto, A. Turel, I. Martín, & A. Pérez, Eds.).
- Bolívar, A., Manrique, A., Salazar, E., Grande, S., Guzmán, L., Mariño, N. (2012). Estudio preliminar de los depósitos de tantalita, columbita y casiterita, en el Fundo La Fortuna, al SW del Cerro Boquerones, en el área metalogénica El Burro-Agua Mena, al Suroeste del municipio Cedeño, estado Bolívar, Venezuela. GEOS.
- CIMECDI. (2024). El Coltán: Un Mineral Estratégico para la Tecnología y el Futuro Global. https://www.fii.gob.ve/el-coltan-un-mineral-estrategico-para-la-tecnologia-y-el-futuro-global/
- Luhembwe Baruani J., Kunyonga Zoza C., Diya Kiansosa R., Zeka Mujinga, Mutala Kabimbi M. 1, Kalonda Mutombo E., Kitungwa Kaseya B., Kayembe Kasongo E., Lumbu Shimbi Jean-Baptiste.(2025). Physicochemical and radioactive study of Colombontatalite ore from the Kisengo quarry in the DRC. International Journal of Current Science Research and Review, 6(5). https://ijcsrr.org/wp-content/uploads/2025/06/40-2506-2025.pdf
- Martínez Guijarro, M. R. (s.f.). Análisis instrumental: Espectrometría de Absorción Atómica (EAA). Universitat Politècnica de València.
- Pérez, M., Vargas, K., Bisbal, R., Meléndez, W., Marrero, S., González, L. (2018). Determinación de elementos mayoritarios en minerales que contienen niobio y tántalo mediante fluorescencia de rayos X por dispersión de energía. JIFI 2018, Universidad Central de Venezuela.
- Shikika, A., Muvundja, F., Mugumaoderha, M. C., Gaydardzhiev, S. (2021). Extraction of Nb and Ta from a coltan ore from South Kivu in the DRC by alkaline roasting – thermodynamic and kinetic aspects. Minerals Engineering, 163.
- Shikika, A., Muvundja, F., Mugumaoderha, M., Gaydardzhiev, S. (2025). Fluorination coupled to sulphuric-acid leaching for efficient extraction of Ta and Nb from Numbi Coltan Ore (South-Kivu, DRC). World of Metallurgy – ERZMETALL, 78(1).
- Velazco, E. J., Amundaraín, M. G., Prin, J. L., Hernández, P. R., Rojas de Astudillo, L. (2016). Caracterización de muestras minerales de niobio y tantalio del sector Los Gallitos del municipio Cedeño, estado Bolívar, Venezuela. Revista de Ciencias Naturales Equilibrium, 1, 65-8.
Autora: Leidy Morales
Unidad de Procesos Metalúrgicos
Centro de Tecnología de los Materiales, ctm@fii.gob.ve
