conceptos mineros basicos

72.02 Industrias I Minerales de Uso Industrial

3

1 MINERALES DE USO INDUSTRIAL 1.1 MINERALES

Los minerales son sustancias inorgánicas que se encuentran en la superficie o en las capas de la corteza terrestre y cuya explotación ofrece interés para su industrialización y/o comercialización. Son sustancias que permiten la extracción de los metales, o que se utilizan directamente en la industria, construcciones u obras de ingeniería industrial. 1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES

Los minerales, según sus características y aplicación, pueden clasificarse en: metalíferos, no metalíferos y rocas de aplicación. METALÍFEROS: son aquellos que luego de someterse a diversos procesos

tecnológicos (reducción de tamaño, clasificación, concentración, metalurgia, etc.) dan lugar a la obtención de metales. Ejemplos: hematita, bauxita, galena, blenda, magnetita, calcopirita.

NO METALÍFEROS: son aquellos minerales de los cuales no se extraen metales y

que se utilizan en diversas industrias. Ejemplos: arcillas, sal (común), yeso, azufre, talco, fluorita, cuarzo.

ROCAS DE APLICACIÓN: son aquellas que se utilizan para la construcción y

diversas obras de ingeniería. Ejemplos: canto rodado, arena, conchilla, mármol, piedra caliza, dolomita, granito.

1.3 YACIMIENTOS O MINAS

Los yacimientos o minas son cuerpos geológicos de los que pueden extraerse uno o

más minerales útiles en forma económica. Los yacimientos pueden estar a nivel del suelo o bajo la superficie. En el primer

caso, la explotación se hará a “cielo abierto”. Ejemplos de estas constituyen la extracción de Cloruro de Sodio (La Pampa, Río Negro), conchillas (Buenos Aires), etc. Cuando el yacimiento se encuentra bajo la superficie, la explotación se hace en galerías. Como ejemplo tenemos la explotación del yacimiento de mineral de hierro en Sierra Grande. El material que se extrae de la mina se denomina MENA. Esta consiste en una mezcla del mineral junto con arena, tosca y otras sustancias sin valor que en su conjunto se denomina GANGA. En términos general se puede expresar:


4

Imagen 1: Mina a cielo abierto Imagen 2: Mina subterranea

En muy pocos casos podrá encontrarse un metal en perfecto estado de pureza. En

general, el metal contenido en el mineral forma sustancias inorgánicas tales como óxidos, sulfuros, carbonatos, etc. Además, el mineral viene acompañado de ganga por lo que puede determinarse su pureza utilizando el concepto de Ley. Ésta se determina de la siguiente manera:

De manera análoga, la ley del metal está determinada por:

Dividiendo entre sí ambas expresiones, llegamos a la siguiente expresión

La ley, dado que mide la concentración del recurso a explotar resulta un factor

fundamental a la hora de caracterizar la mina. Dicha concentración permite estimar la viabilidad económica de la explotación ya que determina los procesos que deberán ejecutarse para la purificación del mineral y, por ende, los costos. 1.4 RECURSOS MINERALES

La cantidad de minerales que posee un continente, un país o una región representan los recursos minerales.

Los recursos minerales no solo comprenden los volúmenes determinados o estimados de minerales en explotación y/o explotables, sino también aquellos que para explotarlos requieren condiciones más favorables que las existentes.

En términos generales, el criterio que se emplea en la actualidad es el siguiente (propuesto en 1956 por Blondel y Lasky):

Recursos minerales = Reservas demostradas + Reservas inferidas + Mineral potencial


5

RESERVAS DEMOSTRADAS: son las que su volumen fue determinado mediante labores mineras, tomas de muestras, etc y están basadas en características y evidencias geológicas bien definidas. Los tonelajes de mineral y ley determinados tienen un error de +/- 20%. RESERVAS INFERIDAS: son aquellas que se basan en una estimación en función de un conocimiento general del carácter geológico. El grado de precisión es menor que en el caso de las reservas demostradas (+/- 40%). MINERAL POTENCIAL: es aquel cuya explotación (económica) requiere de condiciones más favorables que las existentes en la actualidad así como de una mayor exploración. Algunas consideraciones:

Dado el complejo proceso de investigación que requiere la determinación de los recursos minerales de una región, considerando factores geológicos, técnicos y económicos, puede decirse que las cifras que se obtienen no reflejan solamente una realidad sino también el grado de conocimiento que se tiene de la región.

Otro aspecto importante a tener en cuenta es que los recursos minerales son no renovables, por consiguiente es imprescindible proceder a su utilización racional. 1.5 MINERALES METALÍFEROS

Desde el punto de vista químico, los metales son los elementos que ceden electrones fácilmente para dar cationes (iones positivos). Por otra parte, tienen las siguientes propiedades físicas: brillo (metálico), alta conductividad eléctrica y térmica, dureza, maleabilidad, ductilidad, elasticidad y alta densidad.

Seguidamente analizaremos los minerales metalíferos de uso más frecuente en la obtención de los metales más importantes de la industria tales como: Hierro, Aluminio, Cobre, Plomo y Cinc.

Tal como ya se mencionó, la mayoría de los metales se encuentran en forma de óxidos o sulfuros, salvo escasas excepciones como el oro o la plata. En el siguiente cuadro, se resumen los principales minerales que se utilizan para la obtención de los metales citados, así también como la composición química de los mismos.


6

Metal Mineral Formula Química Hierro Hematita Fe2O3 Magnetita Fe3O4 Limonita 2Fe2O3 3H2O Siderita CO3 Fe Aluminio Bauxita Al2O3 3H2O Cobre Calcopirita CuFeS2 Calcocita Cu2S Bornita Cu3FeS4 Cuprita Cu2O Malaquita CuCO3Cu(OH)2 Azurita 2CuCO3Cu(OH)2 Plomo Galena SPb Anglesita SO4Pb Cerusita CO3Pb Cinc Blenda SZn Smithsonita CO3Zn

Cuadro 1: Minerales Metalíferos 1.5.1 Hierro

El hierro es el cuarto elemento más abundantes de la corteza terrestre encontrándose en una proporción media del 5,06% en yacimientos que están constituidos por los siguientes minerales: hematita, magnetita, limonita y siderita. En estado de pureza no tiene muchas aplicaciones. Su principal uso es en forma de acero al alearse con carbono y otros aleantes.

La ley de hierro de los depósitos es variable, pero oscila entre 20 y 60%. En la Argentina, la producción de minerales de hierro alcanzó, en el año 2008, 311.000 toneladas, mientras que en 2009 se redujo a 280.000 toneladas. Los yacimientos más productores son los que se localizan en Río Negro (Sierra Grande) y en Jujuy (9 de Octubre y Puesto Viejo). No obstante, los requerimientos de la industria nacional obligan a importar minerales de hierro y concentrados por un total de 1.000.000 de toneladas.

Las reservas demostradas e inferidas de mineral de hierro en la Argentina alcanzaban, en la década pasada, a 296.000.000 de toneladas de ley media del orden del 40 al 50%.

El mineral de hierro existente en Zapla (Jujuy) contiene hematita y limonita y tiene una ley media del 40%, mientras que el de Sierra Grande tiene hematita con una ley media del 54% pero tiene un alto contenido de fósforo (1,4 %) que impide su utilización masiva en la siderurgia ya que debe, necesariamente, mezclarse con otros de bajo tenor. Sin embargo, la ganga que tiene fósforo es utilizable para la elaboración de fertilizantes fosfatados.

En el siguiente gráfico, se detallan los valores de producción y recursos de este mineral en los distintos continentes.


7

Gráfico Nº1 - Producción mundial de acero en millones de toneladas en el 2008

Fuente: www.minerals.usgs.gov

1.5.2 Aluminio

El Aluminio es más abundante que el hierro en la naturaleza, se encuentra en una proporción del 8,07% en la corteza terrestre. Aparece en depósitos formando diversos compuestos pero el único mineral del que se extrae en forma económica, hasta el presente, es la bauxita (Al2O3 .3H2O).

El contenido de alúmina (Al2O3) de las bauxitas utilizadas para la obtención de aluminio es del orden del 50 al 60%. No obstante la tendencia es a utilizar bauxitas de menor contenido y pronto se utilizarán algunas de contenido del orden 35%.

Argentina no cuenta con bauxita, solamente posee Alunita en Camarones (Chubut) y tierras lateríticas en Misiones. El primero es un sulfato hidratado de aluminio y potasio con impurezas, mientras que el segundo es un tipo de suelo presente en regiones de alta temperatura y humedad con elevado tenor de hidróxidos de aluminio y óxidos de hiero, dándole a la tierra un tono colorado. Ambos, por su bajo contenido de Alúmina, no sirven en la actualidad como mineral para la obtención del metal.

En el siguiente gráfico se detallan los valores de producción de aluminio.


8

Gráfico Nº2 - Producción de aluminio(bauxita) en miles de toneladas en el 2008


1.5.3 Cobre

El Cobre es un metal que se encuentra en baja proporción en la corteza terrestre (menor al 0.05%). Los minerales principales que se utilizan para la obtención del metal son sulfurados como la calcopirita, calcocita y bornita, aunque también se utilizan óxidos como la cuprita, azurita y malaquita. La ley de cobre de estos minerales es menor al 5 % y con frecuencia están en el orden del 3%. La explotación del mismo se suele realizar en minas a cielo abierto. El cobre es el tercer mineral de mayor utilización luego del aluminio y el acero

La Argentina produce cobre actualmente en el yacimiento Bajo la alumbrera, en la

provincia de Catamarca. La producción anual es del orden de las 180.000 tn y se encuentra entre los 20 primeros productores de cobre del mundo. Sin embargo, el mineral potencial que presenta asciende a las 1500 tn/año, requiriendo mayores estudios para poder entrar en operación.

Estados Unidos;

2600

Australia; 1900

Brasil; 1700

Canadá; 3100

China; 12000

Alemania; 520

Islandia; 400 India; 1400

Mozambique; 560

Noruega; 1100

Rusia; 4200

Sudáfrica; 900 Tajikistan; 500

Emiratos Arabes Unidos; 900

Venezuela; 630

Otros Países; 4500


9

Cuadro 2: Yacimientos y Producción Provincial de Cobre en Argentina

Fuente: INDEC

En América Latina (Chile y Perú) se ubican las reservas más importantes del mundo de este mineral. En el Gráfico Nº3 se detallan los valores correspondientes a la producción.

Gráfico Nº3 – Producción mundial de mineral de cobre en miles de toneladas en el año

2007


Estados Unidos;

1190

Australia ; 860

Canadá ; 585

Chile ; 5700

China ; 920

Indonesia ; 780

Kazajstán; 460

México ; 400

Perú ; 1200

Polonia; 470

Rusia; 730

Zambia ; 530 Otros Países; 1180


10

1.5.4 Plomo y Cinc

Estos minerales generalmente se presentan en el mismo yacimiento, y también suelen aparecer juntos a otros minerales tales como Oro, Plata, Cobre, Antimonio, Bismuto y Cadmio. Los minerales de Plomo más importantes son la Galena (SPb), Anglesita (SO4Pb) y Cerusita (CO3Pb). Los más importantes del Zinc son la Blenda (SZn) y Smithsonita (CO3Zn)

Los yacimientos más importantes de la Argentina se localizan en Jujuy. Las reservas de este yacimiento alcanzan los 9 millones de toneladas con una ley de 11% en Pb y del 16% de Zn, con un contenido de Ag de 280 gr. por tonelada de mineral. Existen también yacimientos en Mendoza (Paramillo de Uspallata) y en Río Negro (Gonzalito). La producción alcanzó en el año 2009 en nuestro país las 700.000 toneladas de Galena en bruto. Por la parte del cinc, en el 2009 se produjeron 40.000 tn de Cinc electrolítico. En cuanto a la producción mundial, las mismas alcanzaron a 2,7 millones de toneladas de plomo y 7,5 millones de toneladas de Cinc (Gráficos Nº 4 y 5).

Gráfico Nº4 - Producción mundial de plomo en miles de toneladas en el año 2007

Fuente: www.minerals.usgs.gov - INDEC

http://www.minerals.usgs.gov/


11

Gráfico Nº5 - Producción y reservas mundiales de cinc en miles de toneladas

Fuente: www.minerals.usgs.gov - INDEC

Estados Unidos; 740

Australia; 1400

Canada; 680

China; 2800

Kazakhstan; 400

Mexico; 480

Peru; 1500

Otros Países; 2500

http://www.minerals.usgs.gov/

conceptos mineros basicos

Science