Yacimientos minerales

Dr. Eduardo González Partida

1.1   Generalidades

Comúnmente se clasifica a los metales como ferrosos y no ferrosos. Los primeros comprenden el fierro, manganeso, cromo, molibdeno, níquel, cobalto, tungsteno y vanadio.   Los segundos se clasifican a su vez en metales básicos (cobre, plomo, zinc y estaño), ligeros (aluminio, magnesio y titanio), preciosos (oro, plata y platino), y radiactivos (uranio y torio).


Los yacimientos no metálicos pueden presentarse como depósitos monominerales. Aunque a algunos de ellos, como el azufre y la fluorita, se les aplica el término de mena. No es común este uso, sino que se les designa con el nombre de la sustancia misma, como arcilla, sal, asbesto, etc. A la sustancia inútil se le llama ganga o desecho.

1.2  Factores que controlan la explotabilidad de los yacimientos

Entre el material in situ y el producto listo para su utilización, tiene lugar una serie de operaciones que incluyen su extracción, concentración y refinación, entre otras, las cuales deben ser costeables, es decir, su costo tiene que ser inferior al valor del material. En consecuencia, la noción de yacimiento no puede ser comprendida cabalmente si no se examinan los factores que controlan su explotabilidad, los cuales pueden ser fijos, cuando dependen de la naturaleza misma del material; y variables , que comprenden a su vez factores técnicos, económicos y sociales. Ambos grupos de factores están muy ligados entre sí en todo momento.

1.2.1  Factores naturales o fijos

Este grupo incluye el tonelaje, la ley y las propiedades físicas y químicas del mineral, así como la posición geográfica del yacimiento

El tonelaje de un yacimiento señala sus dimensiones o su volumen, y su ley indica el contenido del mineral que se busca, expresado en porcentaje, o bien, en el caso de los metales preciosos, en gramos por tonelada (onzas por tonelada en el sistema inglés).

En la práctica estos dos factores no son independientes, pues para un yacimiento dado, existe una ley límite debajo de la cual la explotabilidad de dicho yacimiento no es rentable.

La ley límite depende del precio del material, del costo de la extracción, de la localización geográfica del yacimiento, de su naturaleza mineralógica y de su tonelaje. Así, cuanto más elevado es el precio del material más baja es la ley límite; lo mismo puede decirse en relación con el tonelaje. No obstante, estos factores pueden comportarse como variables si las condiciones del mercado internacional son modificadas.

La composición química o mineralógica de un yacimiento puede influir en su explotabilidad. Por ejemplo, para que un yacimiento de bauxita sea explotable por aluminio no debe contener demasiada arcilla o sílice, pues estas materias vuelven excesivamente oneroso el tratamiento del mineral. Sin embargo, es posible que con el tiempo, al mejorar los procesos metalúrgicos, las arcillas se vuelvan menas de aluminio, como sucedió con los yacimientos ferríferos de la Lorena, Francia. Antes de 1880 el hierro era inexplotable por su contenido de fósforo, pero con el tratamiento descubierto por Thomas y Gilchrist, no sólo son separados ambos productos, sino que las escorias de desfosforación se venden como fertilizantes en la agricultura.

Asimismo, la textura y la dureza de un material pueden hacer incosteable su explotación cuando tanto la mena como la ganga estén finamente entremezcladas, de modo que para separarlas sea necesario molerlas hasta obtener partículas demasiado finas.

La situación geográficadel yacimiento respecto a las vías de comunicación y de los centros industriales, afecta en los gastos de transporte; sin embargo, si las condiciones del yacimiento así lo ameritan, muchas veces es costeable la concentración in situ, inclusive con pequeñas plantas, para así sólo transportar el material concentrado.

De la localización geográfica dependen también las condiciones climáticas, pues los fríos rigurosos y los calores pueden limitar la explotación de un yacimiento a determinadas épocas del año y hacerlo incosteable. Lo mismo puede decirse de las fuentes de agua, indispensables no sólo para las necesidades humanas, sino para los trabajos de explotación, en muchos casos.

1.2.2.  Factores variables con el tiempo


Un yacimiento inexplotable en la actualidad puede volverse explotable en el futuro, debido a progresos técnicos o a mejoría en los precios; asimismo, un yacimiento que tiene importancia económica hoy puede perderla mañana si los precios bajan. Por tanto, es necesario examinar estos factores económicos, técnicos y políticos.

a)   Factores económicos


Dentro de los factores económicos se tiene que el precio o cotización de los metales lo fijan las bolsas de valores de Nueva York y Londres, y está en función de numerosos aspectos económicos y políticos que, en primera instancia, dependen de la rareza del mineral, de las leyes de la oferta y la demanda, de su utilidad y grado de sustitución y de situaciones financieras.

  La rareza del mineral depende, a su vez, de tres factores:

Diseminación, es decir, que aunque el elemento pueda ser abundante en la corteza terrestre, no está lo suficientemente concentrado para ser explotable. Entonces el precio depende de la elaboración de un concentrado, que en muchos casos es muy costoso.

Utilización súbita, es decir, un elemento cuyo empleo se desconocía, empieza a tener gran demanda por una aplicación recién descubierta. Es así que la existencia de este material se considera como "rara" porque no se habían realizado trabajos de exploración por esa sustancia. El mineral será temporalmente raro.

Rareza en sí como es el caso del platino, tierras raras y piedras preciosas.


 
Las leyes de la oferta y la demanda pueden influir en dos sentidos inversos:

Cuando la demanda es mayor que la oferta, los precios suben.
Cuando la oferta aumenta desmedidamente con relación a la demanda, los precios caen bruscamente. El ejemplo más conocido es el del platino. Antes de 1930, la Unión Soviética era el primer productor mundial, con el 92% de la producción. Después, con la recuperación de los residuos del tratamiento de las menas de níquel de Sudbury, Ontario, la situación cambió por completo, y Canadá ocupó el 54% de la producción mundial, mientras que el de la URSS se redujo al 19%.

    ─   Las situaciones financieras creadas por los grandes consorcios mineros que monopolizan una determinada sustancia por medio de "carteles" o contratos entre ellos; con esta acción pretenden regular la producción o la venta de dicha sustancia, de modo que se mantengan los precios. Para lograr resultados positivos se requiere que la gran mayoría de la producción (más de las tres cuartas partes) sea controlada por consorcios.

b) Factores técnicos

Los factores técnicos que señalan el costo de un cierto material comprenden la exploración minera, la extracción del mineral, la concentración de la sustancia útil, su tratamiento metalúrgico, y el transporte a su destino final.

  La exploración minera es muy variable, pues el descubrimiento de un yacimiento puede ser fortuito, y en consecuencia poco costoso; o bien, puede ser el resultado de búsquedas sistemáticas muy largas y onerosas que consideran por lo general cuatro fases:

  1. La ejecución de la primera carta geológica a diferentes escalas, la cual debe afinarse en el transcurso de las fases posteriores.
  2. Prospección superficial, que es el conjunto de operaciones comprendidas entre la primera fase de la exploración y el descubrimiento de un yacimiento. La prospección abarca a su vez:

    

La selección de zonas de superficie restringida, que conviene estudiar con detalle para descubrir         indicios directos (sombreros de hierro o gossans), o indirectos (aluviones minera-lizados).

El estudio preliminar de estos indicios, que es el conjunto de trabajos de superficie que permiten    emitir una opinión sobre las posibilidades que tienen dichos indicios de constituir un yacimiento;    incluye la realización de trincheras, trabajos mineros poco profundos, e inclusive algunas perforaciones destinadas a probar la continuidad del yacimiento a profundidad.

 

  1.           Reconocimiento del depósito, es decir, el conjunto de operaciones que permiten colectar todos los elementos de información para determinar si es conveniente o no su explotación. Estas operaciones comprenden obras mineras, sondeos numerosos y de cierta profundidad tendientes a la delimitación del yacimiento, así como muestreos sistemáticos para determinar sus leyes medias. Las obras mineras y los sondeos en ocasiones se proyectan teniendo ya en mente la explotación futura del yacimiento.
  2. Evaluación o estimación del yacimiento, a partir del cálculo del tonelaje y de las leyes medias (cálculo de las reservas), así como del cálculo de los gastos de extracción, concentración y transporte del mineral.


  La explotación minera, cuya primera parte es la preparación del yacimiento. Su objetivo es obviamente la extracción del mineral, entrando ya en los dominios de la ingeniería de minas. El precio de la extracción es muy variable: muy barato, en el caso de la explotación de yacimientos de placer, en general; y sumamente caro, en el caso de las minas profundas que siguen a cuerpos vetiformes. Entre estos dos extremos existe una serie de métodos de explotación más o menos costosos. La información que provee el geólogo al ingeniero de minas es de vital importancia en la selección del método de minado. Básicamente los factores que se deben considerar en la elección de un método de explotación son:

─ tamaño y forma del cuerpo;

─ espesor de encape;

─ presencia de acuíferos dentro o en los alrededores del cuerpo mineral;

─ potencia del cuerpo y tipo de roca encajonante;

─ tendencia del mineral a oxidarse rápidamente después del minado y

─ gradiente geotérmico que implica gran demanda de ventilación.

La explotación en masa ("bulk-mining") que extrae grandes cantidades de mineral con baja ley, como es el caso de los yacimientos de cobre porfídico en Cananea, Sonora.

 
La explotación selectiva que se caracteriza por la extracción de sólo un mineral muy rico y muy restringido; el volumen considerado es muy grande, y muchas veces se debe hacer una selección a fondo. Éste es el caso de la mayor parte de las minas desarrolladas en vetas, e inminentemente fue el primer método minero utilizado.

 

  La concentración del mineral. El tratamiento metalúrgico es el conjunto de operaciones que permiten transformar el mineral extraído en mineral utilizable por el metalurgista. A veces, la concentración consiste sólo en un simple trituramiento seguido de tamizado; en otros casos se requieren instalaciones muy costosas y separaciones químicas conducidas a escala industrial, como es la flotación de los minerales de oro y plata, seguido de cianuración y el enri-quecimiento químico de los minerales de uranio por disolución y precipitación, lo que incidirá en el costo del mineral.

c) Factores políticos y consideraciones especiales

Las políticas ejecutadas en el seno de los gobiernos por influencias mundiales y/o internas, suelen constituir otro de los factores decisivos en la explotación de un yacimiento. Una de las mayores influencias que ha experimentado la industria minera, ha sido la participación cada vez mayor de los gobiernos en determinar los rumbos de esta actividad. Por ejemplo, en 1983 el 51% de la producción cuprífera en América, así como el 33% de la producción de estaño, estuvo contratada por empresas gubernamentales. Esta situación en parte refleja el interés de los países en desarrollo por establecer un control más estricto de sus recursos naturales no renovables. No obstante, el control gubernamental de la minería no está confinado a países en desarrollo; en Francia por ejemplo, la industria minera ha sido nacionalizada.

Existen ciertas consideraciones por las cuales los yacimientos son explotados por circunstancias políticas más que por motivos económicos. En primer lugar una buena parte de la economía de numerosos países en desarrollo, depende de sus excedentes exportables de minerales. Por otra parte, algunos gobiernos subsidian operaciones mineras con el objeto de disminuir el problema del desempleo; por ejemplo, la mina de cobre Avoca fue subsidiada algunos años por el gobierno de Irán, a pesar de operar con leyes subeconómicas.

Aunque la tendencia general de los gobiernos es impulsar el crecimiento de la minería, suelen existir ciertas medidas gubernamentales que restringen esta actividad. En este sentido cabe señalar las influencias negativas que ejercen las operaciones mineras en la ecología; las zonas estratégicas declaradas por los gobiernos como parques nacionales o áreas desérticas, en donde se prohibe todo tipo de actividad minera constituyen acciones inaplazables ante esta problemática cada vez más creciente.

Las políticas hacendarias que llevan a cabo algunos países, constituyen otro factor que incide en el progreso o retroceso, según el caso, del desarrollo de la exploración y/o explotación de un yacimiento.


1.3  Fases de la investigación minera

Partiendo de lo general a lo particular, la tabla 1.1 presenta un organigrama de las etapas o fases que se deben seguir en el estudio de un yacimiento mineral.

 
La búsqueda de cualquier yacimiento se inicia con la prospección general, en estas etapas las operaciones estratégicas están dirigidas a obtener y estudiar imágenes de satélite, fotografías blanco y negro clásicas, asimismo a recopilar documentos técnicos y jurídicos.

 
Los objetivos de la primera fase llamada conocimiento del sujeto son:

  Apreciación a priori del interés económico de la región.

  Identificación de anomalías o yacimientos.

  Control de la geología regional.

  Selección del método de prospección.

  Primeras discriminaciones de zonas que se van a estudiar con más detalle.

En la segunda fase, denominada investigación de los puntos de interés, la exploración debe ser estratégica, sobre las áreas seleccionadas. Las técnicas son geofísica, geoquímica y fotogeología a pequeña escala. En esta fase los objetivos son:

  Localización de sectores anómalos.

  Caracterización del tipo de yacimiento.

  Decisión del método de prospección táctica.

En la prospección sistemática, la tercera fase llamada control de los puntos de interés, se lleva a cabo un reconocimiento minucioso, en el cual las operaciones deben ser precisas. La geología se hace a detalle acompañada con exploración (catas, perforación, geoquímica, geofísica, etc.), y si es posible ha de realizarse una valoración de estudio preeconómico. El objetivo es conocer las primeras leyes y seleccionar zonas de interés a profundidad.

Las etapas de operaciones puntuales tienen por objetivo:

  Conocer la forma, volumen, profundidad, leyes y tonelaje del cuerpo.

  Calcular reservas.

  Realizar ensayos semindustriales del tratamiento metalúrgico.

  Decidir sobre el método de explotación.

  Efectuar estudios de mercado y financiamiento.


En efecto, en la cuarta fase llamada conocimiento del cuerpo mineral, el levantamiento topográfico-geológico se realiza con un muestreo que permite conocer las leyes y el tonelaje, así como el cuerpo en sus tres dimensiones por medio de la barrenación de diamante.

La quinta fase, evaluación del yacimiento, comprende obras mineras, intensa barrenación con diamante y preparación del cuerpo para la explotación, es entonces, cuando se realiza el cálculo de reservas.

 

 

La transformación del mineral requiere los siguientes pasos:

 

 

Extracción

 

 

 

            Molienda     

 

                        Beneficio   

 

 

                                                Refinación y fundición