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BLOQUE I CAPTULO 1. INTRODUCCIN A LA MINERALURGIA Emilio Andrea Blanco

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1.1. Introduccin Con la denominacin de Mineralurgia o Tecnologa Mineralrgica se define el conjunto

de actividades industriales (mineras) que persiguen adaptar el todo-uno procedente de las operaciones de extraccin (mtodos de minera extractiva: minas, canteras, pozos, etc.), pa-ra los procesos siguientes a los que se destina, sin alterar la composicin qumica de las dis-tintas sustancias que lo integran.

Estos procesos pueden ser: De uso directo: El grado de preparacin permite su venta sin mayor elaboracin (pro-

ductos de cantera, carbones). Proceso siguiente de elaboracin: Estos procesos varan segn el tipo de mena.

En todo caso, el fin perseguido u objetivo es ser econmicamente rentable como opera-

cin industrial o dentro del conjunto minero. La alimentacin del todo-uno procedente de la mina se modifica, normalmente la ley y

las caractersticas fsicas (tamao y forma) para dar un concentrado, que es el resultado del proceso mineralrgico. Permanecen inalteradas, en el sentido de que no se pretende modifi-car, las caractersticas qumicas o fsico-qumicas de los diferentes minerales que integran los productos obtenidos, con relacin a su composicin en el todo-uno.

El proceso consiste en separar la mena de los productos que carecen de valor y modifi-car su aspecto exterior, tamao y forma principalmente, para obtener ventajas econmicas (beneficios) en si mismo o permitir optimizar los procesos a los que se destina (metalurgia, generacin de energa, construccin, otros procesos industriales, relleno, etc.).

Todo-uno (mena + ganga) Concentrado (mena +ganga) Estriles (ganga +mena)

Figura 1.1. Esquema de situacin. Se diferencia de los procesos metalrgicos en que no se destruyen ni modifican las es-

tructuras moleculares, ni qumica ni fsicamente, y en los procesos metalrgicos, por el con-trario, constituyen el fundamento de la tecnologa.

Mina, operaciones de arranque ( 1 m)

Mineralurgia, operaciones de transformacin (1m


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La mineralurgia ha recibido y recibe diferentes denominaciones dependiendo de la po-ca, el lugar o incluso la tecnologa aplicada, y a modo de ejemplo podemos citar:

Mineralurgia1, en el sentido de procesado de minerales. Concentracin de menas: Es uno de los fines buscados, aumentar la concentracin

(ley) del producto en algunos de los minerales que componen el todo-uno. Preparacin (mecnica) de minerales: Dado que la tecnologa empleada utiliza (utili-

zaba) maquinaria de tipo mecnica casi exclusivamente. Preparacin de menas: Un objetivo bsico en las menas de tipo metlico, de alto in-

ters econmico y estratgico en siglos pasados, era la preparacin de las menas para su posterior tratamiento (metalurgia) y obtener metales.

Beneficio de minerales: En el sentido de obtencin de rendimiento econmico por el proceso realizado.

Lavadero de carbn: Ejemplo de denominacin ligada a una tecnologa especfica. Mineralotecnia: Tecnologa de tratamiento de minerales. Proceso de minerales: Actuaciones sobre los minerales. Mineralurgia (4743), Tecnologa Mineralrgica (4674): Definidas en el BOE como

asignatura y con contenido.

1.2. Definiciones (resumen) de aspectos relacionados con la tecnologa mineralrgica

Mina2: 1) Criadero de minerales de til explotacin. 2) Excavacin que se hace para extraer un mineral. 3) Figurativo: Oficio, empleo o negocio del que con poco trabajo se obtiene mucho inters y ganancia.

Indicio minero: Tambin denominado protomena, corresponde a un yacimiento cuya ex-plotacin no es rentable con la tecnologa disponible. Esto no quiere decir que en un futuro no pueda ser explotable.

Yacimiento o criadero3 (de minerales): Acumulacin de una o ms substancias tiles (metlicas y no metlicas), del tipo minerales, rocas y sus derivados por actuacin de los di-ferentes procesos geolgicos (arenas, salinas, etc.), que acumulados en determinados luga-res de la corteza terrestre, pueden ser extrados.

Para que un yacimiento sea explotable, se convierta en una mina, es necesario que la ley media del yacimiento sea mayor que la ley lmite econmica, y mayor que el Clarke.

Ley: Tambin se encuentra en la literatura con la denominacin de grado, contenido, ttu-lo, ensaye; y representa la mayor o menor calidad de un producto indicando la proporcin en el elemento valioso. Es normal su indicacin en %.

Ley lmite econmica: Corresponde a la ley o conjunto de leyes de los diferentes elemen-tos que componen el yacimiento, que hace que su explotacin, con la tecnologa conocida y disponible, sea econmicamente explotable (beneficio econmico). Ley por encima de la cual el yacimiento es econmicamente explotable.

Algunas referencias:

Au 5 ppm; Diamante 0,03 1,5 ppm; WO3 (Tungsteno) 0,5 1,5%

Menas de Fe > 20%; Menas de Sn 0,3 1,5%; Menas de Cu 2 3%

1 Arte de laborear las minas (DRAE). Tecnologa para la obtencin de minerales. 2 Del francs mine. 3 Tambin se utiliza la denominacin de depsito mineral.


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La ley lmite econmico depende de mltiples factores entre los que podemos citar: a) Intrnsecos (propios del yacimiento):

Mena principal mineral. Ley del yacimiento > ley lmite econmica. Estructura cristalina, grado de interpenetracin de las diferentes especies mineralgicas. Minerales asociados, subproductos (otras menas de menor importancia econmica

presentes en el yacimiento) y venenos (especies minerales que interfieren en el proceso de concentracin o incluso llegan a hacer inviable el proceso tcnico).

Profundidad del yacimiento (existe un lmite por el aumento de los costes de extraccin). Situacin, distancia a los ncleos comerciales. Ganga, tipo y cantidad; capacidad de contaminacin (legislacin medioambiental).

b) Extrnsecos, (propios del mercado): Situacin econmico-poltica del mercado; nivel de abastecimiento y previsiones de

evolucin. Como ejemplo de evolucin del mercado se puede citar que el cinc cerro el ao 2004 entre 800 y 900 $/t y a los dos aos cotizaba a 3.500 / 4.000 $/t de Zn.

Tecnologas disponibles. La evolucin de la tecnologa ha permitido explotar, como yacimiento minero rentable, antiguas escombreras.

Capacidad econmica; las inversiones iniciales son muy elevadas normalmente (grandes grupos financieros).

Ley terica mxima. Corresponde al mximo contenido posible de un elemento dentro de un compuesto qumico. Se calcula recurriendo a la frmula qumica y evaluando el porcen-taje que representa el elemento en gramos, frente al total del compuesto.

La ley, normalmente, se expresa en funcin del elemento que interesa recuperar, pero existen tecnologas que tienen su propia expresin. Para evitar situaciones de error se pue-den indicar las referencias.

Elemento Denominacin Lmite % Observaciones General Elemento / mena 100 xx,x% < ley terica mxima Miner. nativo Hg 100 80% xidos U3O8 100 Porcentaje de U3O8 (uranio) No metlicos Fluorita (CaF3) 100 Porcentaje de fluorita Carbn C + cenizas 35 - 40 Funcin de las cenizas Oro Au 24 Quilates (24 q = 100%) Diamante C cristalizado Peso Quilate (1 q = 205 mg)

Tabla 1.1. Ley del mineral: Referencias de formas de expresin.

La ley de los yacimientos vara con la explotacin, no es la misma para un mineral dado en diferentes yacimientos, ni es constante dentro de un mismo yacimiento, vara al avanzar la explotacin o modificarse las condiciones del frente de explotacin.

Los mtodos o tcnicas de tratamiento deben adaptarse a estas variaciones, de ah la necesidad de que las tcnicas y equipos mineros admitan, dentro de su robustez, posibilida-des de regulacin para el cambio de las caractersticas del producto, (leyes, impurezas, etc.), o modificaciones en el tonelaje tratado (cambios en las condiciones de mercado).

Ejemplo: Para un compuesto como la calcopirita (FeCuS2, una de las principales menas de Cu), con pesos moleculares de: Pm(S) = 32; Pm(Fe) = 55,8; Pm(Cu) = 63,5; Pm(FeCuS2) = 183,3

La Ley terica mxima = 100*(63,5 / 183,3) = 34,6 %


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Figura 1.2. Evolucin de la ley media en la mina de Almadn.

ndice de Clarke: Es la ley media de un elemento cualquiera en la corteza terrestre. La corteza terrestre, desde un concepto geolgico tiene una profundidad variable y comprendi-da entre 20 y 50 Km. Desde un punto de vista minero se consideran profundidades de 3,5 a 4 Km para los valores medios que se dan en la bibliografa con respecto a las leyes.


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N Orden Elemento Smbolo Abundancia % Acumulado % 1 Oxgeno O2 46,4 46,4 2 Silicio Si 28,2 74,6 3 Aluminio Al 8,2 82,8 4 Hierro Fe 5,6 88,4 5 Calcio Ca 4,1 92,5 6 Sodio Na 2,4 94,8 7 Magnesio Mg 2,3 97,2 8 Potasio K 2,1 99,3 9 Titanio Ti 0,57 99,87

10 Manganeso Mn 0,095 99,97

Tabla 1.2. ndice de Clark para los 10 elementos ms abundantes.

Nota: Valores del ndice de Clark calculados hasta una profundidad en la corteza terrestre de 3,5 Km. Se puede observar que partes de la corteza lo forman el oxgeno y el silicio, y que el 99,97% est re-presentado por 10 elementos.

1.3. Elementos principales que forman un yacimiento Los elementos principales que forman un yacimiento, desde el punto de vista del ingenie-

ro mineralrgico, son: Mena: Especie mineral (o conjunto de minerales) que se encuentra en un yacimiento y

que tiene aplicacin industrial y econmica. Para que un mineral se clasifique como mena, la ley del yacimiento debe ser mayor que la ley lmite econmica, y su explotacin debe producir beneficios tcnicos y econmicos.

[Mena (definicin de manuales no mineralrgicos): Es un depsito mineral cuya con-centracin es adecuada para extraer un metal especfico].

Mineral (def. qumica): 1) Sustancias inorgnicas naturales que poseen estructuras atmicas definidas y composicin definida (no nica ya que existen variedades de un mismo mineral). 2) Sustancia natural con una composicin qumica caracterstica que va-ra slo dentro de ciertos lmites (C = grafito; C = diamante).

Mineral (def. minera): Cualquier sustancias slida? con valor econmico, del tipo mi-nerales, rocas y sus derivados por procesos geolgicos, que se extraiga de la corteza terrestre. Los minerales se encuentran en la naturaleza en forma nativa (Au, Pt, Hg) o en combinaciones qumicas que es la forma ms general.

De una manera general el trmino mineral se usa en un sentido extenso para incluir cualquier cosa de valor econmico que se extraiga de la corteza terrestre. Ganga: Resto de elementos del yacimiento que carecen de valor y que es necesario se-

parar de la mena. No tienen valor comercial. Todo-uno: Formado por la mezcla de mena y ganga que, procedente de la mina, alimen-

ta los talleres de concentracin. Se caracteriza por el tonelaje por unidad de tiempo y las di-ferentes leyes de los elementos que lo forman. En ocasiones, segn los tratamientos, es re-levante otras caractersticas como puede ser la densidad media, fragilidad, etc.

Subproducto: Sustancia que por su ley, valor o dificultad de explotacin puede no ser mena en si misma (explotar el yacimiento por su sola existencia) pero facilita la rentabilidad de la explotacin en su conjunto. De hecho, la existencia de subproductos en multitud de ya-cimientos hace viable la explotacin minera.

Venenos: Elementos que incluso con leyes muy bajas, en pequeos porcentajes, pueden ser perjudiciales para la explotacin, bien por que interfieren en el proceso o dificultan la tec-nologa de explotacin.


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1.4. Proceso mineralrgico, concentracin de menas En un proceso mineralrgico se trata el todo-uno procedente de la mina y se obtienen,

fundamentalmente, dos o tres productos: a) Concentrado: Caracterizado principalmente por un aumento de la ley del mineral,

adems de modificaciones, en el sentido de regularizar, el tamao y la forma en que se presenta dicho concentrado.

b) Estril: Residuos procedentes del proceso que es necesario evacuar y recolocar. c) Mixtos: Son compuestos con leyes intermedias entre el todo-uno y el concentrado,

normalmente no adecuados para su expedicin y que es necesario volver a tratar en fases intermedias del proceso. La produccin de mixtos y su control, en las etapas in-termedias del proceso mineralrgico, permite regular los procesos y contener los cos-tes de produccin. Los mixtos pueden ser de mezcla o de constitucin.

La operacin mineralrgica se caracteriza por el rendimiento, expresado mediante la re-lacin entre el tonelaje de concentrado con relacin al todo-uno.

{Rend.(%) = 100Tconcentrado / Ttodo-uno }, y por la selectividad o pureza obtenida en el concentrado {ley del metal}.

Lo ideal es la coincidencia en las relaciones: Mena Concentrado. Ganga Estril.

Las imperfecciones del proceso, lo ideal no es posible en la industria, hace necesario contemplar rendimientos, leyes reales, etc. Para un tratamiento de concentrado mediante flotacin de un mineral de Cu, y para una alimentacin entre 3 y 7% de ley en el todo-uno, es normal obtener concentrados con leyes medias del 65 al 85 % en cobre, y estriles en el entorno del 0,1 0,3%.

1.5. Concepto de liberacin La mineralurgia como tratamiento de menas complejas y ganga, ntimamente ligadas for-

mando compuestos y rocas y en sus diferentes procesos, modifica el tamao y la forma de los granos que integran el todo-uno.

Se entiende por liberacin la separacin fsica, separacin en partculas diferentes, de la especie mineralgica de inters, de las partculas de la ganga. Es razonable pensar que solo se puede asegurar esta separacin si llegamos a un tamao en el entorno del dimetro mo-lecular para cada especie, y esto es inviable desde un punto de vista tecnolgico, luego por necesidad tcnica llegamos al concepto de grado de liberacin como aquel tamao caracte-rstico de la muestra en el que un porcentaje del mineral est libre, y su separacin del resto tiene una composicin caracterstica (ley).

Tamao de liberacin: Es el tamao al que es necesario llegar para que todo el mineral est libre, que los granos de mena contengan exclusivamente mena (no, que los granos de ganga contengan slo ganga).

Grado de liberacin: Corresponde al mayor tamao comercial posible que permite sepa-rar los diferentes componentes minerales que forman el yacimiento. Normalmente se refiere al tamao correspondiente para la liberacin de la mena principal y en su caso de los sub-productos.

Este grado de liberacin se puede medir por un parmetro que indica el porcentaje de la muestra que se encuentra o tiene con una ley determinada.


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Lneas de fragmentacin (trituracin, molienda) Bloque

Granos fragmentados

100% 45% 15%


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Figura 1.4. Esquema general de un proceso de mineralurgia.


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