La chromite est un minéral cristallin composé principalement d’ oxyde de fer (II) et de composés d’oxyde de chrome (III) . Il peut être représenté par la formule chimique FeCr 2 O 4 . C’est un minéral oxyde appartenant au groupe des spinelles . L’élément magnésium peut remplacer le fer en quantités variables car il forme une solution solide avec la magnésiochromite (MgCr 2 O 4 ). Une substitution de l’élément aluminium peut également se produire, conduisant à l’hercynite (FeAl 2 O 4 ). Aujourd’hui, la chromite est exploitée notamment pour fabriquer de l’acier inoxydable grâce à la production de ferrochrome (FeCr), qui est un alliage fer-chrome.
Les grains de chromite se trouvent couramment dans les grandes intrusions ignées mafiques telles que le Bushveld en Afrique du Sud et en Inde. La chromite est de couleur noir de fer avec un éclat métallique , une strie brun foncé et une dureté sur l’ échelle de Mohs de 5,5.
Les minéraux de chromite se trouvent principalement dans les intrusions ignées mafiques-ultramafiques et se trouvent également parfois dans les roches métamorphiques . Les minéraux de chromite se présentent dans des formations en couches pouvant atteindre des centaines de kilomètres de long et quelques mètres d’épaisseur. La chromite est également courante dans les météorites de fer et se forme en association avec des silicates et des minéraux troilites.
La composition chimique de la chromite peut être représentée par FeCr 2 O 4 , avec le fer à l’ état d’oxydation +2 et le chrome à l’état d’oxydation +3. La chromite, lorsqu’elle est présentée sous forme de minerai ou sous forme massive, se forme sous forme de fins agrégats granulaires. La structure du minerai peut être considérée comme lamellaire, avec des cassures le long des plans de faiblesse. La chromite peut également être présentée en lame mince. Les grains observés en lames minces sont disséminés avec des cristaux automorphes à subédriques.
La chromite contient du Mg, du fer ferreux [Fe(II)], de l’Al et des traces de Ti. La chromite peut se transformer en différents minéraux en fonction de la quantité de chaque élément contenu dans le minéral. La chromite fait partie du groupe des spinelles , ce qui signifie qu’elle est capable de former une série complète de solutions solides avec d’autres membres du même groupe. Il s’agit notamment de minéraux tels que la chenmingite (FeCr 2 O 4 ), la xieite (FeCr 2 O 4 ), la magnésiochromite (MgCr 2 O 4 ) et la magnétite (Fe 2+ Fe 3+ 2 O 4 ). La chenmingite et la xieite sont des polymorphes de la chromite tandis que la magnésiochromite et la magnétite sont isostructurales avec la chromite.
La chromite se présente sous forme de cristaux massifs et granulaires et très rarement sous forme de cristaux octaédriques . Le jumelage de ce minéral se produit sur le plan {III} comme décrit par la loi du spinelle.
Les grains de minéraux sont généralement de petite taille. Cependant, des grains de chromite atteignant 3 cm ont été trouvés. On voit ces grains cristalliser à partir du liquide d’un corps météoritique où il y a de faibles quantités de chrome et d’oxygène. Les gros grains sont associés à des conditions sursaturées stables observées depuis le corps météoritique.
La chromite est un minéral important qui aide à déterminer les conditions de formation des roches. Il peut réagir avec divers gaz tels que le CO et le CO 2. La réaction entre ces gaz et les grains solides de chromite entraîne la réduction de la chromite et permet la formation d’ alliages de fer et de chrome . Il pourrait également y avoir une formation de carbures métalliques dus à l’interaction avec la chromite et les gaz.
La chromite se forme au début du processus de cristallisation. Cela permet à la chromite de résister aux effets d’altération des températures et pressions élevées observées dans la série métamorphique . Il est capable de progresser à travers la série métamorphique sans altération. D’autres minéraux avec une résistance plus faible s’altèrent dans cette série en minéraux tels que la serpentine , la biotite et le grenat.
La chromite se trouve sous forme de lentilles orthocumulées dans la péridotite du manteau terrestre. On le trouve également dans des roches intrusives ultramafiques en couches. De plus, on le trouve dans les roches métamorphiques comme certaines serpentinites . Les gisements de minerai de chromite se forment au début des différenciations magmatiques. Il est communément associé à l’olivine , à la magnétite , à la serpentine et au corindon. Le vaste complexe igné du Bushveld en Afrique du Sud est un grand corps igné mafique à ultramafique en couches avec quelques couches constituées à 90 % de chromite, formant la chromitite de type roche rare. Le complexe igné de Stillwater dans le Montana contient également une quantité importante de chromite.
La chromite adaptée à l’exploitation minière commerciale ne se trouve que dans une poignée de gisements très importants. Il existe 2 principaux types de gisements de chromite : les gisements stratiformes et les gisements podiformes. Les dépôts stratiformes dans les intrusions en couches sont la principale source de ressources en chromite et se trouvent en Afrique du Sud, au Canada, en Finlande et à Madagascar. Les ressources en chromite provenant de gisements podiformes se trouvent principalement au Kazakhstan , en Turquie et en Albanie . Le Zimbabwe est le seul pays qui contient des réserves notables de chromite dans des gisements stratiformes et podiformes.
Les dépôts stratiformes se forment sous forme de grands corps en forme de feuille, généralement formés dans des complexes ignés mafiques à ultramafiques en couches. Ce type de gisement permet d’obtenir 98 % des réserves mondiales de chromite.
Les dépôts stratiformes sont généralement d’ âge précambrien et se trouvent dans les cratons. Les provinces ignées mafiques à ultramafiques dans lesquelles ces gisements se sont formés ont probablement fait intrusion dans la croûte continentale, qui peut avoir contenu des granites ou des gneiss. Les formes de ces intrusions sont décrites comme tabulaires ou en forme d’entonnoir. Les intrusions tabulaires ont été placées sous forme de seuils , les stratifications de ces intrusions étant parallèles. Des exemples de ces intrusions tabulaires peuvent être observés dans le complexe igné de Stillwater et dans la rivière Bird. On voit que les intrusions en forme d’entonnoir plongent vers le centre de l’intrusion. Cela donne aux couches de cette intrusion une formation de synclinal . Des exemples de ce type d’intrusion peuvent être observés dans le complexe igné du Bushveld et dans la grande digue.
La chromite peut être observée dans les dépôts stratiformes sous la forme de plusieurs couches constituées de chromitite. Les épaisseurs de ces couches varient entre 1 cm et 1 m. Les profondeurs latérales peuvent atteindre des longueurs de 70 km. La chromitite est la roche principale de ces couches, composée à 50 à 95 % de chromite et le reste étant composé d’ olivine , d’orthopyroxène, de plagioclase, de clinopyroxène et des divers produits d’altération de ces minéraux. Une indication de la présence d’eau dans le magma est déterminée par la présence de mica brun.
Des dépôts podiformes sont observés dans les séquences d’ophiolite. La stratigraphie de la séquence d’ophiolite est constituée de sédiments océaniques profonds, de laves en coussins, de dykes en feuille, de gabbros et de tectonites ultramafiques.
Ces dépôts se retrouvent dans les roches ultramafiques, notamment dans les tectonites. On constate que l’abondance des dépôts podiformes augmente vers le sommet des tectonites.
Les dépôts podiformes sont de forme irrégulière. « Pod » est un terme donné par les géologues pour exprimer la morphologie incertaine de ce gisement. Ce gisement présente une foliation parallèle à la foliation de la roche encaissante. Les dépôts podiformes sont décrits comme discordants, sous-concordants et concordants. La chromite dans les dépôts podiformes se forme sous forme de grains anédriques . Les minerais observés dans ce type de gisement ont une texture nodulaire et sont des nodules peu compactés d’une taille allant de 5 à 20 mm. Les autres minéraux observés dans les gisements podiformes sont l’olivine, l’orthopyroxène, le clinopyroxène, la pargasite, le Na-mica, l’albite et la jadéite.
Le chrome extrait de la chromite est utilisé à grande échelle dans de nombreuses industries, notamment la métallurgie, la galvanoplastie, les peintures, le tannage et la production de papier. La contamination de l’environnement par le chrome hexavalent constitue une préoccupation majeure en matière de santé et d’environnement. Le chrome est plus stable sous sa forme trivalente (Cr(III)), présente dans les composés stables tels que les minerais naturels. Le Cr(III) est un nutriment essentiel nécessaire au métabolisme des lipides et du glucose chez les animaux et les humains. En revanche, la deuxième forme la plus stable, le chrome hexavalent (Cr(VI)), est généralement produite par l’activité humaine et rarement observée dans la nature (comme dans la crocoïte ), et est un cancérigène hautement toxique qui peut tuer les animaux et les humains s’il est ingéré. de fortes doses.
Lorsque le minerai de chromite est extrait, il est destiné à la production de ferrochrome et produit un concentré de chromite présentant un rapport chrome/fer élevé. Il peut également être broyé et transformé. Le concentré de chromite, lorsqu’il est combiné avec un réducteur tel que le charbon ou le coke et un four à haute température, peut produire du ferrochrome . Le ferrochrome est un type de ferroalliage qui est un alliage entre le chrome et le fer. Ce ferroalliage, ainsi que le concentré de chromite , peuvent avoir divers effets sur la santé. L’introduction d’une approche de contrôle définitive et de techniques d’atténuation distinctes peut revêtir une importance liée à la sécurité de la santé humaine.
Lorsque le minerai de chromite est exposé aux conditions de surface, des intempéries et une oxydation peuvent se produire. L’élément chrome est le plus abondant dans la chromite sous forme de trivalent (Cr-III). Lorsque le minerai de chromite est exposé à des conditions aériennes, le Cr-III peut être converti en Cr-VI , qui est l’état hexavalent du chrome. Le Cr-VI est produit à partir du Cr-III par broyage à sec ou broyage du minerai. Cela est dû à l’humidité du processus de broyage ainsi qu’à l’ atmosphère dans laquelle le broyage a lieu. Un environnement humide et une atmosphère non oxygénée sont des conditions idéales pour produire moins de Cr-VI, alors que l’inverse est connu pour créer plus de Cr-VI.
On observe que la production de ferrochrome émet des polluants dans l’air tels que des oxydes d’azote , des oxydes de carbone et des oxydes de soufre , ainsi que des particules de poussière à forte concentration de métaux lourds tels que le chrome , le zinc , le plomb , le nickel et le cadmium . Lors de la fusion à haute température du minerai de chromite pour produire du ferrochrome , le Cr-III est converti en Cr-VI. Comme pour le minerai de chromite, le ferrochrome est broyé et produit donc du Cr-VI. Le Cr-VI est donc introduit dans les poussières lors de la production du Ferrochrome . Cela introduit des risques pour la santé tels que le potentiel d’inhalation et le lessivage de toxines dans l’environnement. L’exposition humaine au chrome se fait par ingestion, contact cutané et inhalation. Les chromes III et VI s’accumuleront dans les tissus des humains et des animaux. L’excrétion de ce type de chrome par l’organisme a tendance à être très lente, ce qui signifie que des concentrations élevées de chrome peuvent être observées des décennies plus tard dans les tissus humains.
L’extraction de chromite, la production de chrome et de ferrochrome peuvent avoir des effets toxiques sur l’environnement. L’exploitation minière de la chromite est nécessaire lorsqu’il s’agit de la production de matières premières économiques.
En raison du lessivage des sols et des rejets explicites des activités industrielles, l’altération des roches contenant du chrome pénètre dans la colonne d’eau. La voie d’absorption du chrome dans les plantes est encore ambiguë, mais comme il s’agit d’un élément non essentiel, le chrome n’aura pas de mécanisme distinct pour cette absorption, indépendant de la spéciation du chrome. Des études sur les plantes ont montré que les effets toxiques du chrome sur les plantes comprennent le flétrissement, les feuilles étroites, une croissance retardée ou réduite, une diminution de la production de chlorophylle , des dommages aux membranes des racines, des petits systèmes racinaires, la mort et bien d’autres encore. La structure du chrome est similaire à celle d’autres éléments essentiels, ce qui signifie qu’elle peut avoir un impact sur la nutrition minérale des plantes.
Au cours des activités industrielles et de la production, des éléments tels que les sédiments, l’eau, le sol et l’air sont tous pollués et contaminés par le chrome. Le chrome hexavalent a des impacts négatifs sur l’écologie du sol car il diminue la présence, la fonction et la diversité des micro-organismes du sol. Les concentrations de chrome dans le sol se diversifient en fonction des différentes compositions des sédiments et des roches qui composent le sol. Le chrome présent dans le sol est un mélange de Cr(VI) et de Cr(III). Certains types de chrome tels que le chrome-VI ont la capacité de passer dans les cellules des organismes. Les particules de poussière provenant des opérations industrielles et des eaux usées industrielles contaminent et polluent les eaux de surface, les eaux souterraines et les sols.
Dans les environnements aquatiques, le chrome pourrait subir des phénomènes tels que la dissolution , la sorption, la précipitation, l’oxydation, la réduction et la désorption. Dans les écosystèmes aquatiques, le chrome se bioaccumule dans les invertébrés, les plantes aquatiques, les poissons et les algues. Ces effets toxiques se manifesteront différemment car des éléments tels que le sexe, la taille et le stade de développement d’un organisme peuvent varier. Des éléments tels que la température de l’eau, son alcalinité, sa salinité, son pH et d’autres contaminants auront également un impact sur ces effets toxiques sur les organismes.
Source : Wikipédia.