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Mineral

Mineral de hierro ( formación de hierro en bandas )
Mineral de manganeso – psilomelano (tamaño: 6,7 × 5,8 × 5,1 cm)
Mineral de plomo : galena y anglesita (tamaño: 4,8 × 4,0 × 3,0 cm)

El mineral es una roca o sedimento natural que contiene uno o más minerales valiosos concentrados por encima de los niveles básicos, que generalmente contienen metales , que pueden extraerse, tratarse y venderse con fines de lucro. [1] [2] [3] La ley del mineral se refiere a la concentración del material deseado que contiene. El valor de los metales o minerales que contiene una roca debe sopesarse con el costo de extracción para determinar si tiene una calidad suficientemente alta como para que valga la pena extraerla y, por lo tanto, se considera un mineral. [4] Un mineral complejo es aquel que contiene más de un mineral valioso. [5]

Los minerales de interés son generalmente óxidos , sulfuros , silicatos o metales nativos como el cobre o el oro . [5] Los cuerpos minerales se forman mediante una variedad de procesos geológicos generalmente denominados génesis del mineral y pueden clasificarse según su tipo de depósito. El mineral se extrae de la tierra mediante minería y se trata o refina , a menudo mediante fundición , para extraer metales o minerales valiosos. [4] Algunos minerales, dependiendo de su composición, pueden representar amenazas para la salud o los ecosistemas circundantes.

La palabra mineral es de origen anglosajón y significa trozo de metal . [6]

Ganga y relaves

En la mayoría de los casos, un mineral no consiste enteramente en un solo mineral, sino que está mezclado con otros minerales valiosos y con rocas y minerales no deseados o sin valor. La parte de un mineral que no es económicamente deseable y que no se puede evitar en la minería se conoce como ganga . [2] [3] Los minerales valiosos se separan de los minerales de ganga mediante flotación por espuma , concentración por gravedad, métodos eléctricos o magnéticos y otras operaciones conocidas colectivamente como procesamiento de minerales [5] [7] o preparación de minerales . [8]

El procesamiento de minerales consiste en una primera liberación, para liberar el mineral de la ganga, y una concentración para separar el mineral deseado. [5] Una vez procesada, la ganga se conoce como relaves , que son materiales inútiles pero potencialmente dañinos producidos en gran cantidad, especialmente a partir de depósitos de menor ley. [5]

Depósitos de mineral

Un depósito de mineral es una acumulación económicamente significativa de minerales dentro de una roca huésped. [9] Esto se diferencia de un recurso mineral en que es un depósito mineral que se produce en una concentración lo suficientemente alta como para ser económicamente viable. [4] Un depósito de mineral es una ocurrencia de un tipo de mineral en particular. [10] La mayoría de los depósitos de mineral reciben su nombre según su ubicación, o en honor a un descubridor (por ejemplo, los brotes de níquel de Kambalda llevan el nombre de los perforadores), [11] o en honor a algún capricho, una figura histórica, una persona destacada, una ciudad o pueblo de de dónde procedía el propietario, algo de la mitología (como el nombre de un dios o diosa) [12] o el nombre en clave de la empresa de recursos que lo encontró (por ejemplo, MKD-5 era el nombre interno de la planta de sulfuro de níquel Mount Keith). depósito ). [13]

Clasificación

Los depósitos de mineral se clasifican según varios criterios desarrollados mediante el estudio de la geología económica o génesis del mineral . La siguiente es una categorización general de los principales tipos de depósitos de mineral:

Depósitos magmáticos

Los depósitos magmáticos son aquellos que se originan directamente a partir del magma.

Pegmatita granítica compuesta de plagioclasa y feldespato potásico, con grandes cristales de hornblenda presentes. La barra de escala es de 5,0 cm.
Trozo de kimberlita. 11,1 x 4,5 cm.

Depósitos metamórficos

Estos son depósitos de mineral que se forman como resultado directo del metamorfismo.

Depósitos de pórfido de cobre

Éstas son la principal fuente de mineral de cobre. [27] [28] Los depósitos de pórfido de cobre se forman a lo largo de límites convergentes y se cree que se originan a partir de la fusión parcial de placas oceánicas subducidas y la posterior concentración de Cu, impulsada por la oxidación. [28] [29] Estos son depósitos grandes, redondos y diseminados que contienen en promedio 0,8% de cobre en peso. [5]

hidrotermal

Una sección transversal de un típico depósito de mineral de sulfuro masivo vulcanógeno (VMS)

Los depósitos hidrotermales son una gran fuente de mineral. Se forman como resultado de la precipitación de componentes minerales disueltos en los fluidos. [1] [30]

Depósitos sedimentarios

Vista ampliada de un espécimen de formación de bandas de hierro del Alto Michigan. La barra de escala es de 5,0 mm.

Las lateritas se forman a partir de la erosión de rocas altamente máficas cerca del ecuador. Pueden formarse en tan solo un millón de años y son fuente de hierro (Fe), manganeso (Mn) y aluminio (Al). [35] También pueden ser una fuente de níquel y cobalto cuando la roca madre está enriquecida en estos elementos. [36]

Las formaciones de hierro en bandas (BIF) son la concentración más alta de cualquier metal disponible. [1] Están compuestos por lechos de pedernal que alternan entre concentraciones altas y bajas de hierro. [37] Su deposición ocurrió temprano en la historia de la Tierra, cuando la composición atmosférica era significativamente diferente a la actual. Se cree que el agua rica en hierro surgió donde se oxidó a Fe (III) en presencia de plancton fotosintético temprano que produce oxígeno. Este hierro luego precipitó y se depositó en el fondo del océano. Se cree que las bandas son el resultado del cambio en la población de plancton. [38] [39]

El cobre alojado en sedimentos se forma a partir de la precipitación de una salmuera oxidada rica en cobre en rocas sedimentarias. Estos son una fuente de cobre principalmente en forma de minerales de sulfuro de cobre. [40] [41]

Los depósitos de placer son el resultado de la erosión, el transporte y la posterior concentración de un mineral valioso a través del agua o el viento. Suelen ser fuentes de oro (Au), elementos del grupo del platino (PGE), minerales de sulfuro , estaño (Sn), tungsteno (W) y elementos de tierras raras (REE). Un depósito de placer se considera aluvial si se forma a través de un río, coluvial si es por gravedad y eluvial cuando está cerca de su roca madre. [42] [43]

Nódulos de manganeso

Los nódulos polimetálicos , también llamados nódulos de manganeso, son concreciones minerales del fondo marino formadas por capas concéntricas de hidróxidos de hierro y manganeso alrededor de un núcleo. [44] Se forman por una combinación de precipitación diagenética y sedimentaria a una velocidad estimada de aproximadamente un centímetro durante varios millones de años. [45] El diámetro promedio de un nódulo polimetálico es de entre 3 y 10 cm (1 y 4 pulgadas) de diámetro y se caracteriza por un enriquecimiento en hierro, manganeso, metales pesados ​​y elementos de tierras raras en comparación con la corteza terrestre y sus alrededores. sedimento. La minería propuesta de estos nódulos mediante robots de arrastre del fondo del océano operados a distancia ha planteado una serie de preocupaciones ecológicas. [46]

Extracción

Minecart en exhibición en el Archivo Histórico y Museo de Minería en Pachuca , México
Algunos yacimientos de mineral en el mundo.
Algunos depósitos de mineral adicionales en el mundo.

La extracción de yacimientos minerales generalmente sigue estos pasos. [4] La progresión desde las etapas 1 a 3 verá una descalificación continua de yacimientos potenciales a medida que se obtenga más información sobre su viabilidad: [47]

  1. Prospección para encontrar dónde se encuentra un mineral. La etapa de prospección generalmente implica mapeo, técnicas de estudio geofísico ( estudios aéreos y/o terrestres ), muestreo geoquímico y perforación preliminar. [47] [48]
  2. Una vez descubierto un depósito, se lleva a cabo una exploración para definir su extensión y valor mediante técnicas adicionales de mapeo y muestreo, como la perforación diamantina dirigida para cruzar el yacimiento potencial. Esta etapa de exploración determina la ley del mineral, el tonelaje y si el depósito es un recurso económico viable. [47] [48]
  3. Luego, un estudio de viabilidad considera las implicaciones teóricas de la posible operación minera para determinar si debe seguir adelante con el desarrollo. Esto incluye evaluar la porción económicamente recuperable del depósito, la comerciabilidad y pagabilidad de los concentrados de mineral, los costos de ingeniería, molienda e infraestructura, los requisitos financieros y de capital, los posibles impactos ambientales, las implicaciones políticas y un análisis desde la cuna hasta la tumba desde la excavación inicial, todo el proceso. camino hacia la recuperación . [47] Varios expertos de diferentes campos deben aprobar el estudio antes de que el proyecto pueda pasar a la siguiente etapa. [4] Dependiendo del tamaño del proyecto, a veces se realiza primero un estudio de prefactibilidad para decidir el potencial preliminar y si se justifica un estudio de factibilidad completo, mucho más costoso. [47]
  4. El desarrollo comienza una vez que se ha confirmado que un yacimiento es económicamente viable e implica pasos para prepararse para su extracción, como la construcción de una planta y equipos de mina. [4]
  5. Entonces puede comenzar la producción y la explotación de la mina de forma activa. El tiempo que una mina está activa depende de sus reservas restantes y de su rentabilidad. [4] [48] El método de extracción utilizado depende completamente del tipo de depósito, la geometría y la geología circundante. [49] Los métodos generalmente se pueden clasificar en minería a cielo abierto, como la minería a cielo abierto o a cielo abierto , y minería subterránea, como el hundimiento de bloques , el corte y relleno y el escalonamiento . [49] [50]
  6. La recuperación , una vez que la mina ya no está operativa, hace que el terreno donde había una mina fuera apto para un uso futuro. [48]

Dado que las tasas de descubrimiento de minerales han disminuido constantemente desde mediados del siglo XX, se cree que la mayoría de las fuentes superficiales y de fácil acceso se han agotado. Esto significa que es necesario recurrir progresivamente a depósitos de menor ley y desarrollar nuevos métodos de extracción. [1]

Peligros

Algunos minerales contienen metales pesados , toxinas, isótopos radiactivos y otros compuestos potencialmente negativos que pueden suponer un riesgo para el medio ambiente o la salud. Los efectos exactos que tienen un mineral y sus relaves dependen de los minerales presentes. Los relaves que causan especial preocupación son los de minas más antiguas, ya que los métodos de contención y remediación en el pasado eran casi inexistentes, lo que generaba altos niveles de lixiviación en el medio ambiente circundante. [5] El mercurio y el arsénico son dos elementos relacionados con minerales de especial preocupación. [51] Los elementos adicionales que se encuentran en el mineral que pueden tener efectos adversos para la salud de los organismos incluyen hierro, plomo, uranio, zinc, silicio, titanio, azufre, nitrógeno, platino y cromo. [52] La exposición a estos elementos puede provocar problemas respiratorios y cardiovasculares y problemas neurológicos. [52] Estos son particularmente peligrosos para la vida acuática si se disuelven en agua. [5] Los minerales como los de los minerales sulfurados pueden aumentar gravemente la acidez de su entorno inmediato y del agua, con numerosos impactos duraderos en los ecosistemas. [5] [53] Cuando el agua se contamina, puede transportar estos compuestos lejos del sitio de relaves, aumentando considerablemente el rango afectado. [52]

Los minerales de uranio y los que contienen otros elementos radiactivos pueden representar una amenaza importante si se produce una fuga y la concentración de isótopos aumenta por encima de los niveles de fondo. La radiación puede tener impactos ambientales graves y duraderos y causar daños irreversibles a los organismos vivos. [54]

Historia

La metalurgia comenzó con el trabajo directo de metales nativos como el oro, el plomo y el cobre. [55] Los depósitos de placer, por ejemplo, habrían sido la primera fuente de oro nativo. [6] Los primeros minerales explotados fueron óxidos de cobre como la malaquita y la azurita, hace más de 7000 años en Çatalhöyük . [56] [57] [58] Estos eran los más fáciles de trabajar, con minería relativamente limitada y requisitos básicos para la fundición. [55] [58] Se cree que alguna vez fueron mucho más abundantes en la superficie que hoy. [58] Después de esto, se habría recurrido a los sulfuros de cobre a medida que se agotaron los recursos de óxido y progresó la Edad del Bronce . [55] [59] La producción de plomo a partir de la fundición de galena también puede haber estado ocurriendo en este momento. [6]

La fundición de sulfuros de arsénico y cobre habría producido las primeras aleaciones de bronce. [56] Sin embargo, la mayor parte de la creación de bronce requirió estaño, y así comenzó la explotación de casiterita, la principal fuente de estaño. [56] Hace unos 3000 años, la fundición de minerales de hierro comenzó en Mesopotamia . El óxido de hierro es bastante abundante en la superficie y se forma a partir de diversos procesos. [6]

Hasta el siglo XVIII, los únicos metales extraídos y utilizados eran oro, cobre, plomo, hierro, plata, estaño, arsénico y mercurio. [6] En las últimas décadas, los elementos de tierras raras se han explotado cada vez más para diversas aplicaciones de alta tecnología. [60] Esto ha llevado a una búsqueda cada vez mayor de minerales REE y nuevas formas de extraer dichos elementos. [60] [61]

Comercio

Los minerales (metales) se comercializan internacionalmente y constituyen una parte considerable del comercio internacional de materias primas, tanto en valor como en volumen. Esto se debe a que la distribución mundial de minerales es desigual y está dislocada de los lugares de máxima demanda y de la infraestructura de fundición.

La mayoría de los metales básicos (cobre, plomo, zinc, níquel) se comercializan internacionalmente en la Bolsa de Metales de Londres , con reservas y bolsas de metales más pequeñas supervisadas por las bolsas COMEX y NYMEX en los Estados Unidos y la Bolsa de Futuros de Shanghai en China. El mercado mundial del cromo está actualmente dominado por Estados Unidos y China. [62]

El mineral de hierro se comercializa entre el cliente y el productor, aunque trimestralmente se establecen varios precios de referencia entre los principales conglomerados mineros y los principales consumidores, lo que prepara el terreno para los participantes más pequeños.

Otros productos básicos, de menor importancia, no tienen cámaras de compensación internacionales ni precios de referencia, y la mayoría de los precios se negocian entre proveedores y clientes uno a uno. Esto generalmente hace que determinar el precio de minerales de esta naturaleza sea opaco y difícil. Estos metales incluyen litio , niobio - tántalo , bismuto , antimonio y tierras raras . La mayoría de estos productos básicos también están dominados por uno o dos proveedores importantes con >60% de las reservas mundiales. Actualmente, China es líder en la producción mundial de elementos de tierras raras. [63]

El Banco Mundial informa que China fue el principal importador de minerales y metales en 2005, seguida por Estados Unidos y Japón. [64]

Minerales importantes

Para descripciones petrográficas detalladas de minerales minerales, consulte las Tablas para la determinación de minerales opacos comunes de Spry y Gedlinske (1987). [65] A continuación se muestran los principales minerales económicos y sus depósitos, agrupados por elementos primarios.

Ver también

Referencias

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