¿Qué es la minería?

Podemos definir la minería como el proceso de extracción de minerales valiosos u otros materiales geológicos de la tierra. Este proceso generalmente se realiza en un yacimiento, filón, veta o depósito de placer. Estos depósitos constituyen un paquete mineralizado de interés económico para el minero.

Los minerales que se recuperan mediante la minería incluyen metales, carbón, pizarra bituminosa, piedras preciosas, piedra caliza, tiza, piedra de dimensión, sal de roca, potasa, grava y arcilla.

La minería es esencial para obtener materiales que no se pueden cultivar por procesos agrícolas ni crear artificialmente en un laboratorio o fábrica. En un sentido más amplio, incluye la extracción de cualquier recurso no renovable, como petróleo, gas natural o incluso agua.

Un mineral es, con pocas excepciones, una sustancia inorgánica que se encuentra en la naturaleza con una composición química definida y propiedades físicas o estructura molecular distintivas. El carbón, aunque es una sustancia orgánica, a menudo se considera un mineral. Un mineral metalífero, o un agregado de estos minerales y ganga (roca asociada sin valor económico), puede extraerse con ganancia. Un depósito mineral es la ocurrencia natural de un mineral útil, mientras que un depósito mineral suficientemente grande y concentrado invita a la explotación.

Al evaluar depósitos minerales, es crucial considerar las ganancias. El total de mineral en un depósito se llama inventario de minerales, pero solo la parte que puede extraerse con ganancia se denomina reserva de mineral. Si el precio de venta del mineral aumenta o los costos de extracción disminuyen, la proporción del inventario clasificado como reserva de mineral también aumenta. Por el contrario, una mina puede dejar de producir si se agota el mineral o si los precios caen y los costos suben tanto que lo que antes era rentable, ya no lo es.

No olvides ver: ¿Qué es un mineral?

Orígenes Prehistóricos de la Minería

Los descubrimientos arqueológicos indican que la minería se llevó a cabo en tiempos prehistóricos. Aparentemente, el primer mineral utilizado fue el pedernal, el cual, debido a su patrón de fractura concoidal, podía romperse en pedazos afilados que eran útiles como raspadores, cuchillos y puntas de flechas. Durante el Período Neolítico, o Nueva Edad de Piedra (alrededor de 8000-2000 aC), se hundieron pozos de hasta 100 metros (330 pies) de profundidad en depósitos de tiza blanda en Francia y Gran Bretaña para extraer los guijarros de sílex que se encuentran allí.

Primeros Metales y Minería en la Antigüedad

Otros minerales, como el ocre rojo y el mineral de cobre malaquita, se utilizaron como pigmentos. La mina subterránea más antigua conocida en el mundo se hundió hace más de 40.000 años en Bomvu Ridge en las montañas Ngwenya, Swazilandia, para extraer ocre utilizado en ceremonias funerarias y como colorante corporal.

El uso del oro, la plata y otros metales

El oro fue uno de los primeros metales utilizados, extraído de lechos de arena y grava donde se encontraba como un metal puro debido a su estabilidad química. Aunque químicamente menos estable, el cobre se presenta en forma nativa y probablemente fue el segundo metal descubierto y utilizado. La plata también se encontró en estado puro y en algún momento se valoró más que el oro.

Desarrollos en la minería a lo largo de la historia

Según los historiadores, los egipcios extraían cobre en la península del Sinaí ya en el 3000 a. C., aunque algo de bronce (cobre aleado con estaño) data del 3700 a. C. El hierro se remonta al 2800 a. C. Los registros egipcios de la fundición de mineral de hierro datan del 1300 a. C. Encontrado en las antiguas ruinas de Troya, el plomo se produjo ya en el 2500 a. C.

Construcciones históricas y minería

Una de las primeras evidencias de construcción con piedra de cantera es la edificación de las grandes pirámides de Egipto alrededor del año 2600 a.C. La más grande, la pirámide de Khufu, mide 236 metros (775 pies) en cada lado de su base y contiene aproximadamente 2,3 millones de bloques de dos tipos de piedra: caliza y granito rojo. Se cree que la piedra caliza se extrajo del otro lado del Nilo. Los bloques, que pesaban hasta 15.000 kg (33.000 libras), se transportaron largas distancias y se elevaron a su lugar. El corte preciso de estos bloques resultó en una mampostería de ajuste fino.

Avances técnicos en la minería europea

Uno de los primeros tratamientos más completos de los métodos mineros en Europa es el del erudito alemán Georgius Agricola en su De re metallica (1556). Describe métodos detallados de conducción de ejes y túneles. El mineral blando y la roca se extraían laboriosamente con un pico y el mineral más duro con un pico y un martillo, cuñas o calor (prendiendo fuego). El inicio del fuego implicó apilar un montón de troncos en la pared de la roca y quemarlos. El calor debilitó o fracturó la roca debido a la expansión térmica u otros procesos, según el tipo de roca y mineral. Se utilizaron sistemas de ventilación y bombeo toscos cuando fue necesario. La elevación de ejes y pendientes se realizó con un molinete; el transporte se realizó en “camiones” y carretillas. Se emplearon sistemas de soporte de madera en los túneles.

La revolución de la pólvora y los explosivos

La minería avanzó significativamente cuando el secreto de la pólvora negra llegó a Occidente desde China, probablemente a finales de la Edad Media. En el siglo XIX, la dinamita reemplazó a este explosivo. Desde 1956, se han adoptado extensamente los agentes explosivos de nitrato de amonio y los lodos, que son mezclas de agua, combustibles y oxidantes. Al principio, se usaba un taladro de acero con punta de cuña y un martillo para hacer agujeros donde se colocaban los explosivos. Luego, estos se detonaban para fragmentar la roca. La experiencia ha mostrado que es crucial la ubicación precisa de los agujeros y la secuencia de detonación para optimizar la fragmentación de rocas en las operaciones mineras.

Modernización y avances tecnológicos en la minería

La invención de los taladros mecánicos accionados por aire comprimido (martillos neumáticos) aumentó significativamente la capacidad de extraer roca dura, reduciendo drásticamente los costos y el tiempo de excavación. Se reporta que el inglés Richard Trevithick creó un taladro rotativo a vapor en 1813. Los taladros mecánicos de pistón, que emplean brocas unidas a barras de perforación moviéndose como pistones, datan de 1843. En 1853 en Alemania, se inventó un taladro similar a los modernos taladros neumáticos. Los taladros de pistón fueron sustituidos por taladros de percusión, que utilizan aire comprimido y cuyo rendimiento se incrementó gracias a un diseño mejorado y al uso de acero de mayor calidad.

Desafíos y soluciones en la minería histórica

La entrada de agua fue un problema muy importante en la minería subterránea hasta que James Watt inventó la máquina de vapor en el siglo XVIII. Después de eso, se podrían usar bombas de vapor para eliminar el agua de las minas profundas del día. Los primeros sistemas de iluminación eran del tipo de llama abierta, que consistían en velas o lámparas de mecha de aceite. En el último tipo, se quemaba aceite de carbón, aceite de ballena o queroseno. A partir de la década de 1890, se generó gas acetileno inflamable agregando agua al carburo de calcio en la base de una lámpara y luego se liberó a través de un chorro en el centro de un reflector de metal brillante. Un chispeador de pedernal hizo que estas llamadas lámparas de carburo fueran fáciles de encender. En la década de 1930, las lámparas de casquillo alimentadas por baterías comenzaron a ingresar a las minas, y desde entonces se han realizado varias mejoras en la intensidad de la luz, la duración de la batería y el peso.

Perspectiva actual en la minería

Aunque se ha acumulado mucha tradición mítica y romance en torno a los mineros y la minería, en la minería moderna predominan las máquinas, que aportan la fuerza necesaria, y los mineros capacitados, que aportan el conocimiento esencial para competir en esta industria.

La tecnología ha avanzado hasta el punto de que ahora se extrae oro bajo tierra a profundidades de 4.000 metros (aproximadamente 13.100 pies), y las minas a cielo abierto más profundas alcanzan más de 700 metros (cerca de 2.300 pies).

Prospección y exploración

Se utilizan varias técnicas en la búsqueda de un depósito mineral, actividad que se llama prospección. Una vez que se ha realizado un descubrimiento, se explora la propiedad que contiene un depósito, llamado prospecto, para determinar algunas de las características más importantes del depósito. Entre estos se encuentran su tamaño, forma, orientación en el espacio y ubicación con respecto a la superficie, así como la calidad mineral y distribución de la calidad y las cantidades de estas diferentes calidades.

Prospección

La prospección de minerales valiosos ha cambiado desde los días del prospector tradicional, que dependía de observar mineralizaciones en superficies visibles. Aunque esta técnica sigue en uso, los prospectores modernos combinan herramientas geológicas, geofísicas y geoquímicas para encontrar indicios indirectos que mejoren su búsqueda. Las técnicas actuales detectan anomalías, es decir, diferencias con las condiciones normales esperadas en un área determinada.

El uso de imágenes aéreas y satelitales permite examinar rápidamente grandes extensiones en busca de signos de mineralización, evidenciados por cambios en la geología, tipos de rocas, suelos y vegetación. En la prospección geofísica, se emplean métodos como los gravimétricos, magnéticos, eléctricos, sísmicos y radiométricos para descubrir características únicas en las rocas, como densidad, susceptibilidad magnética, magnetización natural, conductividad eléctrica, permitividad dieléctrica, permeabilidad magnética, velocidad sísmica y radiactividad.

Por otro lado, la prospección geoquímica se concentra en hallar anomalías mediante análisis sistemáticos de trazas de elementos o propiedades influenciadas químicamente. Se recogen y examinan muestras de suelos, sedimentos, agua de lagos, depósitos glaciares, rocas, vegetación, humus, tejidos animales, microorganismos, gases y aire, buscando concentraciones atípicas que señalen la existencia de minerales.

Exploración en Minería

Identificación de Perspectivas de Exploración

Sobre la base de estos estudios, se identifican varias perspectivas. El más prometedor de estos se convierte en el foco de un programa de exploración de campo. Se utilizan varias técnicas de exploración, según el tipo de depósito y su proximidad a la superficie.

Técnicas de Exploración Superficial

Cuando la parte superior de un depósito se cruza con la superficie o afloramientos, se pueden excavar zanjas poco profundas con una excavadora o retroexcavadora. La excavación de zanjas proporciona datos precisos cerca de la superficie y la posibilidad de recolectar muestras de gran volumen para realizar pruebas. Obviamente, la técnica se limita a la profundidad de corte del equipo involucrado.

Exploración Subterránea y sus Desafíos

A veces, se conducen galerías especiales para explorar un depósito, pero esta es una práctica muy costosa y que requiere mucho tiempo. En general, el propósito de impulsar tales derivas es proporcionar sitios de perforación desde los cuales se pueda explorar un gran volumen y se pueda desarrollar un modelo tridimensional del potencial mineral. Los antiguos pozos y derivas a menudo proporcionan una forma valiosa y conveniente de muestrear las reservas existentes y explorar extensiones.

Perforación de Sondajes como Técnica Primaria

La técnica de exploración más utilizada es la perforación de sondajes. En esta práctica, una perforadora con una broca con punta de diamante corta una ranura estrecha de roca, extrayendo intacto un núcleo cilíndrico de roca en el centro (ver muestreo de testigos). Estos agujeros de núcleo pueden tener cientos o incluso miles de metros de longitud; el diámetro más común es de unos 50 mm (2 pulgadas). Los núcleos se colocan en cajas de núcleos especiales en el orden en que se retiraron del agujero.

Análisis y Registro de Núcleos

Luego, los geólogos registran cuidadosamente el núcleo para determinar la ubicación y los tipos de roca y mineral presentes. También identifican características estructurales como juntas, fallas y planos de cama, además de la resistencia del material rocoso. Frecuentemente, se divide el núcleo a lo largo y se envía una mitad al laboratorio para determinar el grado o contenido de mineralización.

Delineación de depósitos mineros

Normalmente, se perforan agujeros de núcleo en un patrón más o menos regular y se trazan las ubicaciones de estos agujeros en mapas de planos. Para visualizar el depósito en profundidad, también se trazan los agujeros en una serie de planos verticales llamados secciones. Luego, el geólogo examina cada sección. Basándose en la información de los mapas y registros de núcleos, así como en su conocimiento de las estructuras presentes, el geólogo completa las regiones entre los agujeros y los planos.

Métodos de Modelado en Minería Subterránea y a Cielo Abierto

Este método de construcción de yacimientos es común cuando los límites del mineral y los desechos son claros y los depósitos de tamaño mediano a pequeño se extraen subterráneamente. En cambio, para grandes depósitos explotados a cielo abierto, se ha reemplazado mayormente por modelos de bloque. Para más información, revisa el artículo sobre Minería a cielo abierto.

Características y Orientación de los Cuerpos Minerales

Los depósitos minerales adoptan diversas formas según su proceso de deposición. La forma más común es la tabular, donde el mineral se encuentra como relleno entre capas de roca más o menos paralelas. La orientación de un cuerpo mineral de este tipo se describe por su buzamiento, que es el ángulo que forma con la horizontal, y su golpe, que es la dirección que toma respecto a los cuatro puntos cardinales. La roca situada sobre el cuerpo mineralizado se denomina muro colgante, mientras que la roca bajo el cuerpo mineralizado se llama muro de base.

Definición de la Ley en Minería

La concentración de un mineral valioso dentro de un mineral a menudo se conoce como su ley. El grado puede presentar una variación considerable a lo largo de un depósito. Además, hay un cierto grado por debajo del cual no es rentable extraer un mineral aunque todavía esté presente en el mineral. A esto se le llama ley de corte de mina. Y, si el material ya ha sido extraído, hay un cierto grado por debajo del cual no es rentable procesarlo; esta es la ley de corte del molino. La ley en la que los costos asociados con la minería y el procesamiento de minerales son iguales a los ingresos se denomina ley de equilibrio. El material que tenga una ley superior a esta se consideraría mineral, y cualquier cosa por debajo de eso sería un desperdicio.

Evaluación y Selección de Sistemas de Minería

Por lo tanto, para determinar qué parte de un mineral se puede considerar una reserva explotable, es necesario estimar los costos de extracción y el precio esperado del producto. Los costos de extracción varían según el sistema de minería elegido, el nivel de mecanización, la vida útil de la mina y otros factores. Esto complica la selección del mejor sistema para un depósito específico. Por ejemplo, los depósitos que afloran en superficie pueden extraerse inicialmente como tajos abiertos. Sin embargo, a cierta profundidad, puede ser necesario cambiar a minería subterránea. En este caso, el costo total por tonelada de mineral entregado a la planta de procesamiento sería mucho mayor que el del tajo abierto. Para cubrir estos costos adicionales, la ley del mineral subterráneo tendría que ser significativamente más alta.

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