Minerales de Uso Industrial - Universidad de Buenos Aires

Industrias I - 2015
72.02 – 92.02
Minerales de Uso Industrial
72.02 – 92.02 Industrias I
1
Minerales de Uso Industrial
MINERALES DE USO INDUSTRIAL
1.1 MINERALES ............................................................................................................... 3
1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES .......................................................................... 3
1.3 YACIMIENTOS O MINAS ............................................................................................. 3
1.4 RECURSOS MINERALES ............................................................................................. 4
1.5 MINERALES METALÍFEROS ........................................................................................ 5
1.5.1 Hierro ................................................................................................................ 6
1.5.2 Aluminio............................................................................................................. 7
1.5.3 Cobre ................................................................................................................. 8
1.5.4 Plomo y Cinc ................................................................................................... 10
1.6 PROCESOS BÁSICOS PARA LA OBTENCIÓN DE METALES.......................................... 11
1.7 FABRICACIÓN DEL ACERO ....................................................................................... 14
1.8 FABRICACIÓN DE CEMENTO PORTLAND ................................................................ 175
1.9 OBTENCIÓN DE ALUMINIO..................................................................................... 187
1.10 OBTENCIÓN DE COBRE .......................................................................................... 219
1.11 COMERCIALIZACIÓN DE MINERALES METALÍFEROS: LOS COMMODITIES.................. 21
1.13 IMPACTOS DE LA MINERÍA ....................................................................................... 23
1.12 BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................... 28
2
72.02 – 92.02 Industrias I
Minerales de Uso Industrial
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
ejemplos tenemos la explotación de los yacimientos de mineral de hierro en Sierra Grande
y Zapla. 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:
3
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Imagen 1: Mina a cielo abierto
Minerales de Uso Industrial
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
4
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 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.
5
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Metal
Hierro
Aluminio
Cobre
Plomo
Cinc
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Mineral
Hematita
Magnetita
Limonita
Siderita
Bauxita
Calcopirita
Calcocita
Bornita
Cuprita
Malaquita
Azurita
Galena
Anglesita
Cerusita
Blenda
Smithsonita
Formula Química
Fe2O3
Fe3O4
2Fe2O3 3H2O
CO3 Fe
Al2O3 3H2O
CuFeS2
Cu2S
Cu3FeS4
Cu2O
CuCO3Cu(OH)2
2CuCO3Cu(OH)2
SPb
SO4Pb
CO3Pb
SZn
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.
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Gráfico Nº1 - Producción mundial de acero en millones de toneladas en el 2014
Fuente www.worldsteel.org
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.
7
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Gráfico Nº2 - Producción de aluminio (bauxita) en miles de toneladas en el 2014
Fuente: www.minerals.usgs.gov
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.
8
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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
2014
Fuente: www.minerals.usgs.gov
9
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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 2014
Fuente: www.minerals.usgs.gov - INDEC
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Gráfico Nº5 - Producción y reservas mundiales de cinc en miles de toneladas
Fuente: www.minerals.usgs.gov
1.6
PROCESOS BÁSICOS PARA LA OBTENCIÓN DE METALES
Existen cuatro procesos básicos para la transformación de minerales y la obtención de
metales. Estos procesos se denominan calcinación, tostación, oxidación y reducción, y, en
la industria se realizan en hornos de distintos tipos.

Calcinación: es una reacción química en la cual, por efectos del calor que se le
suministra a una sustancia, se produce la ruptura de la molécula generando dos o más
sustancias distintas a temperaturas menores que la del punto de fusión. Se suele usar
para eliminar el agua presente por humedad, eliminar dióxido de carbono y compuestos
orgánicos volátiles y para reducción de metales. Ejemplos:

Obtención de cal:
ᴓ
CO3Ca
Carbonato de
calcio
OCa + CO2 ( )
Cal
Anhídrido
carbónico
11
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
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Eliminación del agua de cristalización (Obtención de Al):
ᴓ
Al2O3 * 3H2O (Bauxita)

Al2O3 + 3H2O ( )
Magnetización del mineral de hierro:
ᴓ
3Fe2O3 (Hematita)

2Fe3O4 (Magnetita) + ½ O2 ( )
Tostación: es una reacción química, en la cual se calienta una sustancia en presencia
de oxígeno, produciendo la oxidación del metal. Generalmente se usa para la
eliminación del azufre de los sulfuros.
SPb + 3/2 O2
Sulfuro
de plomo
PbO + SO2
Oxido
de plomo
Anhídrido
Sulfuroso
El método es muy utilizado en la obtención del cobre como se verá más adelante.

Reducción: es una reacción en la cual un elemento gana electrones de otro que los
cede y resulta oxidado. En nuestro caso, se utilizan reducciones para la obtención de
metales a partir de los óxidos extraídos de la actividad minera o de las etapas
intermedias de purificación. Ejemplos de esto son la reducción química permite
obtener hierro, y la reducción electrolítica la obtención de aluminio, con 2 elementos
fuertemente reductores como el carbono y el monóxido de carbono.
Obtención del hierro:
FeO (Óxido ferroso) + CO
Fe (Hierro) + CO2 ( )
Obtención del Aluminio:
2Al2O3 (Óxido de aluminio) + 3C
4Al (Aluminio) + 3CO2 ( )
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
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Oxidación: es una reacción química en la cual un elemento cede electrones a otro.
Generalmente se denomina oxidación a la reacción entre un elemento y el oxígeno para
dar lugar a un óxido (Se pueden usar otros agentes oxidantes).
C + O2
CO2 ( )
Mediante la oxidación, a partir de productos intermedios se pueden eliminar elementos
no deseables como por ejemplo: en la eliminación de impurezas (Mn, S, etc) en la
obtención de acero (a partir de arrabio líquido, Fe 93,5%, C 4% y otros, por inyección
de O2 se obtiene acero, Fe 99,7% C 0,08% y otros).
Las reacciones de óxido-reducción siempre se dan juntas, es decir, un elemento se
oxida a cambio que otro se reduzca. En las prácticas descriptas, se busca oxidar o reducir
un metal con otras sustancias para llegar a un estado de mayor afino para lo cual se evalúa
el potencial redox. Éste, es una especie de medida de la actividad de los electrones
mediante la que se puede determinar, entre dos compuestos, cuál tenderá a oxidarse y cuál
a reducirse para producir la reacción deseada.
13
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1.7
Minerales de Uso Industrial
FABRICACIÓN DEL ACERO
El mineral de hierro ingresa al Alto Horno junto con coque y fundente. El coque es
un compuesto de carbono de buena resistencia y porosidad mientras que el segundo es una
sustancia que reacciona con la ganga que entra junto al mineral para formar escoria que
luego será extraída.
El mineral de hierro, ingresa oxidado por el tope del Alto Horno y va descendiendo a
medida que se extrae por el fondo hierro fundido y escoria. El coque, por su parte,
combustiona con el oxígeno del aire inyectado por boquillas ubicadas cerca de la base, para
generar la temperatura que requiere el proceso y otorgar el CO que actúa como agente
reductor. Esto último es posible dado que el CO2 generado en la combustión del coque se
descompone a CO por encima de los 900ºC. A lo largo del descenso se va produciendo la
reducción hasta generar el “arrabio”, que es hierro metálico fundido que contiene de un 3 a
un 5 % de carbono e impurezas. El fundente, por su parte, reacciona con la ganga del
generando escoria. Se produce por consiguiente una reacción de REDUCCIÓN.
Para reducir el contenido de carbono e impurezas, el arrabio que sale del Alto Horno
se carga en un Convertidor en el que se inyecta oxígeno de alta pureza que reacciona con
las dichas sustancias por oxidación y posibilita su extracción. Al disminuir el tenor de
carbono e impurezas en el arrabio, se produce el acero. En esta etapa se producirá, por lo
tanto, un proceso de OXIDACIÓN.
Esquema 1: Instalación de reducción en alto horno
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Esquema 2: Convertidor LD
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Coque
Fundente (caliza)
Chatarra
Oxígeno (O2)
Fundente (cal, Dolomita, caliza)
Flujograma 1: Producción de Acero por Reducción Indirecta
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1.8
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FABRICACIÓN DE CEMENTO PORTLAND
La piedra caliza (CO3Ca) y la arcilla (SiO2.Al2O3.Fe2O3) se someten a un proceso de
reducción de tamaño, trituración (primaria y secundaria) y molienda permitiendo la
dosificación adecuada. Posteriormente ingresa a una etapa previa de secado en la que se
usan los gases calientes de combustión del quemador, luego de la cual entra a un horno
rotativo. El horno se encuentra inclinado y tiene el mencionado quemador en el extremo
inferior. El material va descendiendo por la inclinación y el giro y va sufriendo un aumento
gradual de las temperaturas a medida que se acerca al quemador. A partir de los 900ºC se
produce la CALCINACIÓN de la piedra caliza para formar la cal (CaO). Posteriormente,
la cal reacciona con los óxidos que componen la arcilla (SiO2, Al2O3 y Fe2O3) proceso que
se llama CLINKERIZACIÓN y del cual se obtiene el clinker.
El clinker producido es molido con una pequeña proporción de yeso (2%),
produciéndose el cemento Portland. El producto final se almacena en un silo, el cual
alimenta la embolsadora o la tolva para la venta a granel. A continuación se realiza un
diagrama de las etapas del proceso junto a un esquema de la instalación productora.
Piedra caliza (CaCo3)
Arcilla (SiO2.Al2O3.Fe2O3)
1) Calcinación (CO3Ca
CaO + CO2)
2) Clinkerización
Yeso (SO4Ca 2H2O ) 2%
SiO2.2CaO
SiO2.3CaO
Al2O3.3CaO
Al2O3.Fe2O3.4CaO
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Flujograma 2: Producción de Cemento Portland en Horno Rotativo
Esquema 3: Instalación Productora de Cemento Portland en Horno Rotativo
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1.9
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OBTENCIÓN DE ALUMINIO
El proceso bayer es el principal método industrial para producir alumina. El único
mineral de aluminio procesable por el método Bayer es la bauxita, constituida por óxidos
mono y trihidratados (Al2O3.H2O y Al2O3.3H2O), solubles en álcali, cuyas impurezas
normales son sílice, óxido de hierro y óxido de titanio. La sílice se presenta como cuarzo y
silicato de aluminio (caolin, caolinita) que es atacable por soda cáustica en forma muy
lenta. La sílice “reactiva” eleva el costo del proceso por el consumo de soda cáustica y la
pérdida de aluminio.
El proceso se puede subdividir en 7 etapas
1) PREPARACIÓN DE MATERIAS PRIMAS: consiste en el transporte,
clasificación y molienda de la mena de bauxita. Como parte de la preparación, se
realiza una dosificación de soda cáustica necesaria para la reacción de digestión que
sigue a esta etapa. La molienda se hace generalmente a malla 200 o diámetro 0,1
mm, tamaño adecuado a un ataque rápido y completo.
2) DIGESTION: consiste en someter al mineral y soda cáustica a temperatura y
presión. En estas condiciones, la soda en exceso disuelve los minerales de aluminio
generando aluminato de sodio mientras que el resto de los componentes
permanecen insolubles. Las bauxitas trihidratadas son más fácilmente atacables,
requiriendo menor concentración que las monohidratadas así como menor
temperatura y presión. Si la temperatura, presión y concentración alcalina son
excesivas, se solubiliza más sílice que la debida y precipita al final como silicato de
alúmina sódico con la consiguiente pérdida de aluminio y soda cáustica.
3) CLARIFICACION: es esta etapa se separa el aluminato de sodio en dilución de
las impurezas insolubles (¨lodos rojos¨). Se utilizan sedimentadores para separar la
parte más gruesa y se termina de clarificar la solución con filtros. Los lodos se
lavan a fin de recuperar la soda sin reaccionar para su reciclado.
4) PRECIPITACION: la solución filtrada se enfría y se realiza un proceso de
precipitación controlada a bajas temperaturas en la que el aluminato de sodio se
descompone regenerando la soda cáustica y precipitan cristales de alúmina
trihidratada. Para generar la precipitación, la solución se siembra con cristales de
alúmina trihidratada de una operación anterior. Al avanzar el proceso, los cristales
chicos recientemente formados son reinyectados para la siembra y los más gruesos
son lavados y enviados a calcinación.
5) EVAPORACION: la soda cáustica de regeneración y de lavado es sometida a un
proceso de evaporación de la humedad para concentrarse y posibilitar su
recirculación. Así la única soda cáustica que se pierde es la que humedece los lodos
rojos y los cristales de alúmina hidratada, más lo consumido por la sílice reactiva.
El lavado podría hacerse hasta la recuperación total de álcali pero se hace hasta el
punto que no resulta antieconómica
6) CALCINACION: los cristales de alumina trihidratada se calcinan en un horno
giratorio a 800-1000ºC para extraer la humedad y generar alumina (Al2O3).
7) ELECTRÓLISIS: Por último, la alumina pasa por un proceso de electrólisis a
partir
del
cual
se
obtiene
el
aluminio.
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72.02 – 92.02 Industrias I
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Na2OH (concentrado)
Residuo (impurezas)
Agua (H2O)
Flujograma 3: Obtención de Aluminio por Proceso Bayer
Soda cáustica a regeneración
por evaporación
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1.10 OBTENCIÓN DE COBRE
La extracción del mineral se realiza generalmente por voladura en las minas a tajo
abierto, la ley del mineral es de 0,5% al 1%. El mineral extraído es generalmente
calcopirita de Cu, Fe y S y de otros minerales sulfurados.
La primera etapa es la trituración y molienda de la roca. Luego se separa la ganga del
mineral por el método de flotación por espumas, obtienéndose un concentrado del mineral
con una ley que se encuentra entre un 25 al 30% en Cu.
Para obtener cobre refinado se neutraliza el azufre por TOSTACIÓN con aire que
tiene oxígeno en exceso, dando lugar al óxido de cobre. Luego de esto, se realiza un
proceso de lecho fluidizado del que resulta una Mata con un 60 - 70% de Cu.
A continuación, se separa el hierro del cobre por TOSTACIÓN y se obtienen cobre
al 99%. Éste se funde a una temperatura aproximada de 1150 oC en forma de placas que
serán utilizadas como ánodos de cobre en bruto en una electrolisis. Este proceso se realiza
con un electrolito de CuSO4 – H2SO4, y cátodos de Cu electrolito, a baja tensión. El ánodo
se irá disolviendo, y se depositará Cu electrolítico en los cátodos.
El proceso para un ánodo de espesor de 4 a 5 cm dura aproximadamente 20 días.
Los restos de los ánodos quedan como chatarra para ser usados nuevamente en el proceso.
Luego del proceso electrolítico, del lodo depositado en el fondo de las cubas se extraen
otros metales como plata y oro. Los gases producidos en la operación anterior se enfrían
generando vapor que luego se transforma en energía. La pureza del cobre obtenido es del
99,5%.
Esquema 4: Instalación de Obtención de Cobre
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FLUJOGRAMA 4: Obtención de Cobre
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1.11 COMERCIALIZACIÓN DE MINERALES METALÍFEROS: LOS COMMODITIES
Los commodities son bienes producidos masivamente por el hombre o incluso
aquellos disponibles en enormes cantidades en la naturaleza que poseen un muy bajo nivel
de diferenciación de producto respecto a los distintos productores y un valor de cambio.
Por lo tanto, tienen fabricación, disponibilidad y demanda mundial así como posibilidad de
ser transportados. Estos se pueden clasificar de la siguiente manera:
Por lo tanto, los metales de uso industrial analizados previamente son commodities.
El uso masivo para múltiples aplicaciones de gran relevancia en la vida humana
proporciona la demanda para formar parte de esta categorización. Ejemplos:
Aluminio: segundo metal más usado en el mundo después del acero. Fuerte
importancia en la industria de la construcción, en la del transporte, en maquinarias y
equipos por su buena resistencia y menor peso en relación a otros materiales. También es
muy usado en la eléctrica por su buena conductividad, para packaging de alimentos, y en
bienes de consumo.
Cobre: tercer metal más usado en el mundo. En su estado de pureza, es utilizado
principalmente en la industria eléctrica por su buena conductividad, ductilidad y resistencia
mecánica. También es usado en construcción y en máquinas y equipos y en aleaciones
como el bronce y latón.
Zinc: Es principalmente utilizado en la galvanización del acero para protegerlo de la
corrosión por lo que se usa en la industria constructiva y de transporte. También es usado
en bienes de consumo y en la salud y alimentos.
Históricamente, los seres humanos usaron las materias primas como fuente de
intercambio y comercio. Actualmente, ante el bajo grado de diferenciación que presentan,
los commodities se comercializan en mercados que agrupan a los productores frente a los
compradores de manera que se establece un precio uniforme para el producto por simple
juego de oferta y demanda. Las transacciones que se van realizando aportan información
instantánea a un sistema central que se encarga de publicar un precio que fluctúa en
función de las mencionadas transacciones. La mayoría de los commodities se
comercializan bajo la modalidad de contratos a futuros en la que las partes pactan un precio
a un cierto plazo en el que se concreta la transacción. Debido a las fuertes fluctuaciones de
precios y a la facilidad del intercambio en los mercados de futuros, los commodities
resultan una importante fuente para la especulación financiera. Cabe destacar que
actualmente el concepto de commodity se ha expandido y se utiliza también para ciertos
productos financieros como los bonos.
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72.02 – 92.02 Industrias I
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A continuación se expone la evolución de precios del aluminio, cobre, cinc en
dólares por tonelada métrica. Como se puede apreciar, presentan una fuerte fluctuación
sobre la que se desarrollan fuertes especulaciones. Las fluctuaciones presentan una fuerte
correlación con el panorama económico mundial del momento.
Evolución del Precio del Aluminio
Fuente: www.rankia.com
Evolución del Precio del Cobre
Fuente: www.rankia.com
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Minerales de Uso Industrial
Evolución del Precio del Zinc
Fuente: www.indexmundi.com
1.12 IMPACTOS
DE LA MINERÍA
La minería es una actividad que involucra numerosos procesos para su explotación.
Se realizan operaciones de extracción tanto a nivel superficial como subterráneo,
operaciones de transporte y de extracción in situ de los minerales fundibles o solubles.
Todos estos procesos producen fuertes consecuencias sobre el medio ambiente y social que
rodea la mina. En la argentina, la ley 24.585 reglamenta la protección ambiental para la
actividad minera estableciendo niveles guía de calidad del agua y del aire, y los puntos a
tener en cuenta para la realización de los informes de impacto ambiental por medio de
personas especializadas que deben ser evaluados por las autoridades.
El impacto que produce la minería desde el punto de vista ambiental se puede
clasificar de muy diversas formas:
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Según sea un impacto directo, o indirecto sobre el medio.
Según sea a corto o a largo plazo
Según sea reversible o irreversible (a escala humana)
Según sea local o externo
Evitable o inevitable
Por otra parte, los principales impactos que se producen son los siguientes:
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Impacto sobre la topografía y el paisaje
Impacto sobre la atmósfera
Impacto sobre el agua, tanto superficial o subterránea
Impacto sobre el suelo
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A)
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Impacto sobre la flora y fauna
Impacto socioeconómico y político
Impacto sobre la topografía y el paisaje:
El impacto visual generado por la mina es importante, principalmente en el caso de la
explotación en minas a cielo abierto. Las grandes excavaciones por medio de explosiones
provocan una alteración total del paisaje. Para disminuir el impacto, dichas excavaciones
se realizan con forma de foso troncocónico, dejando una parte del yacimiento sin extraer
para que actúe de pantalla, o se forman barreras de tierra con vegetación con el mismo fin.
Clásicos efectos de alteración del paisaje son el contraste cromático por las rocas de
distintos colores y el rompimiento artificial de la línea de las cumbres. Un fuerte agente
contaminador es la presencia de estériles, que son aquellos materiales extraídos por la
explotación minera que no poseen un valor rentable desde el punto de vista económico, es
decir, la ganga. Estos se depositan en las proximidades de las canteras formando
escombreras. Para reducir su contaminación tanto visual como ambiental, debe intentar
hacerse un aprovechamiento de los mismos o su almacenamiento en zonas apropiadas,
pudiendo incluso aprovecharse para el relleno de canteras agotadas.
Imagen 3: Mina a cielo abierto
B)
Impacto sobre la atmósfrera:
En la actividad minera se generan gases que actúan como una fuente muy importante
de contaminación atmosférica, como ser el dióxido de azufre, los óxidos de nitrógeno, etc.
Dentro de estas emisiones, el proceso de tostación en la producción de cobre resulta
fuertemente contaminante en tanto se emanan grandes cantidades de gases contaminantes,
principalmente SO2. Este óxido se oxida a trióxido de azufre el cuál, en contacto con el
agua atmosférica, se transforma en ácido sulfúrico. Este ácido precipita disuelto en el agua
de lluvia conformando la denominada lluvia ácida que impacta sobre los suelos como se
explicará luego.
El otro contaminante atmosférico que se genera es el polvo del material rocoso o de
los suelos, como consecuencia de las operaciones de perforación, voladura, transporte,
carga y descarga, trituración, etc. El polvo afecta fuertemente a los trabajadores así como a
los habitantes de las áreas cercanas pudiendo producir enfermedades como la silicosis,
asbestosis o cáncer. A su vez afecta a la vegetación y a la fauna del entorno. Para el control
de este contaminante, debe trabajarse sobre todas las etapas del proceso. En las plantas de
elaboración, se deben utilizar ciclones o filtros para su extracción. En las etapas de
transferencia de materiales, deben utilizarse equipos cerrados de transporte y evitar la caída
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libre de materiales pulverulentos. En el depósito de los estériles en las escombreras, deben
usarse pantallas cortavientos y vegetación.
C)
Impacto sobre el agua:
El agua es un insumo fundamental para la producción minera y habitualmente se
consumen enormes cantidades de ella en el proceso productivo. Para lograr su
abastecimiento, se suele realizar una modificación del trazado de la corriente fluvial con
impactos en el ecosistema mientras que los acuíferos de la zona minera bajan su nivel
puesto que el agua de reposición no resulta suficiente, llegando a secarse en ciertas
ocasiones. Esto provoca una desertificación de la región.
Por otra parte, la presencia de estériles formando escombreras resulta un factor de
contaminación visual pero también actúa como contaminador ambiental. A menudo,
presentan sulfatos, metales tóxicos y componentes radioactivos. Estos estériles apilados a
montones, son expuestos a la intemperie posibilitando un drenaje que arrastra estos
componentes y que actúa modificando los suelos y el agua superficial y subterránea. Esto
por supuesto que influye a su vez en los seres vivos que habitan en los alrededores de las
explotaciones. Estos drenajes son de tipo ácido por lo que modifican el ph del agua y el
suelo, así como pueden contener metales y elementos tóxicos que contaminan a ambos. El
sistema de desagüe de las minas también acarrea aguas con este tipo de características. Las
sustancias tóxicas más frecuentes son metales o metaloides como el cadmio, el mercurio,
plomo, zinc, cromo y arsénico. La contaminación del agua se traslada a la vegetación y a
los animales que la consumen, por lo que toda la alimentación del hombre se encuentra
afectada por la presencia de las sustancias tóxicas. Estos elementos son causantes de
graves afecciones producto de su acumulación en sangre y sus efectos no se perciben hasta
que la afección ya es demasiado grave. Por todo esto, deben planificarse adecuados
sistemas de entubamiento y tratamiento de los efluentes.
D)
Impacto sobre el suelo:
Se estima que un 0,2% de la superficie terrestre se encuentra destinado a la
explotación minera. Los estériles, como ya se mencionó, provocan un impacto negativo en
el suelo debido a los drenajes. Por ejemplo, los estériles compuestos por sulfuros como la
calcopirita o carbonatos como la siderita, producen un aumento de la concentración de los
ácidos sulfúrico y carbónico respectivamente. La acidificación del suelo provoca la
degradación y oxidación de la materia orgánica por lo que se reduce significativamente su
productividad agrícola y forestal. A su vez, la mayor concentración de protones acelera la
disolución del aluminio presente en muchos minerales que posee el suelo hasta generar el
envenenamiento alumínico de los suelos. Al pasar el aluminio al agua se transforma en un
elemento tóxico para peces y plantas. Las áreas de contaminación por extracción pueden
ser enormes, por ejemplo en las minas de cobre de Montana en Estados Unidos la
contaminación se extiende a más de 150km.
Por otra parte, la lluvia ácida mencionada previamente afecta a los suelos. Si se trata
de suelos calizos, la presencia de carbonatos neutraliza el efecto de la acidez mediante la
formación de sulfato cálcico y liberando dióxido de carbono, pero si el suelo no contiene
carbonatos, la lluvia provocará la acidificación del suelo. Este fenómeno es provocado
también por la quema de hidrocarburos.
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E)
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Impacto sobre la flora y la fauna:
Como ya se fue anticipando, los cambios atmosféricos, del suelo y del agua provocan
cambios en la flora y la fauna de la región. La fertilidad de los suelos se ve afectada por lo
que el crecimiento de la vegetación se ve disminuido, pudiendo incluso llegar a
desaparecer. A su vez, los contaminantes se trasladan a la flora por lo que los cultivos se
ven afectados impidiendo el consumo humano. Sin embargo, los animales sí ingieren la
vegetación contaminada y respiran la atmósfera contaminada por lo que sufren de
enfermedades que van causando su desaparición. En resumen, todo el ecosistema se ve
fuertemente afectado por la actividad minera.
F)
Impacto socioeconómico y político:
La instalación de las minas provoca un primer impacto que es la afluencia de un gran
número de trabajadores hacia el área minera. A su vez, empresas e instalaciones de apoyo
se desarrollan en las cercanías por lo que se produce un aumento de la actividad económica
de la región. Como contrapartida, los servicios sociales pueden saturarse y la
contaminación ambiental que suele conllevar la actividad, genera en los poblados cercanos
una emigración hacia otras regiones no contaminadas. A su vez, las empresas explotadoras
suelen ser capitales extrajeros que obtienen las concesiones de explotación por lo que se
produce una fuerte fuga de las ganancias que genera la actividad. Toda la estructura
económica y social se va modificando. Por otra parte, las empresas explotadoras suelen
tener una gran incidencia sobre las decisiones políticas de la región en que se instala por lo
que se alteran las relaciones. En líneas generales se reduce la actividad relacionada con el
turismo. En base a lo mencionado, la economía de las regiones circundantes suele estar
atada a la economía de la mina la cual suele presentar ciclos de auge y depresión que
conllevan auges o crisis en los poblados.
Las enfermedades producto del trabajo en la mina así como de la habitación cercana
son numerosas. Varían según el tipo de explotación que se trate, pero las más frecuentes
son silicosis, asbestosis, cáncer de pulmón o leucemia, fibrosis pulmonar, irritaciones de
ojos y piel. Otro de los impactos a la sociedad es el sonoro. El efecto de los trabajos de
explotación es muy perjudicial desde este punto de vista. Explosiones, transportes,
operaciones, etc, provocan una fuerte contaminación auditiva. Para contrarrestarlo, las
pantallas dispuestas para controlar el impacto visual, actúan también como barreras
sonoras. Estas pueden ser conformadas mediante una conservación parcial de la topografía
así como por medio de una barrara artificialmente formada de tierra. A su vez, los
trabajadores deben poseer protección auditiva, puesto que el nivel de daño que genera es
muy alto.
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Esquema 5: Medios de Reducción de los Impactos de la Minería .
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1.13 BIBLIOGRAFÍA
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“Los Recursos Minerales de America Latina” – Amilcar Herrera – Eudeba
“Estadística Minera de la República Argentina. Año 1994” – Dirección Nacional de
Economía Minera
“Mineral YearBook Vol. II y III - 1995”
“La Argentina - Estructura Humana y Económica – 12da Edición” – Isidro J. F.
Carlevari – Ediciones Macchi
www.infomine.com
"Mineralogía aplicada: salud y medio ambiente" – María Isabel Carretero León,
Manuel Pozo Rodríguez.
www.minerals.usgs.gov

www.worldsteel.org

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