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¿Qué es la minería?

Podemos definir a la minería como: proceso de extracción de minerales valiosos u otros materiales geológicos de la tierra, generalmente de un yacimiento, filón, veta, veta, arrecife o depósito de placer. Estos depósitos forman un paquete mineralizado que es de interés económico para el minero.

Los minerales recuperados por 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 necesaria para obtener cualquier material que no pueda cultivarse mediante procesos agrícolas o crearse artificialmente en un laboratorio o fábrica. La minería en un sentido más amplio incluye la extracción de cualquier recurso no renovable como el petróleo, el gas natural o incluso el agua.

No olvides ver: ¿Qué es un mineral?

Un mineral, con unas pocas excepciones, es una sustancia inorgánica que se encuentra en la naturaleza y que tiene una composición química definida y propiedades físicas o estructura molecular distintivas. (Una sustancia orgánica, el carbón, a menudo también se analiza como mineral). El mineral es un mineral metalífero, o un agregado de minerales metalíferos y ganga (roca asociada sin valor económico), que se puede extraer con una ganancia. El depósito mineral designa la ocurrencia natural de un mineral útil, mientras que el depósito mineral denota un depósito mineral de suficiente extensión y concentración para invitar a la explotación.

Al evaluar los depósitos minerales, es extremadamente importante tener en cuenta las ganancias. La cantidad total de mineral en un depósito dado se conoce como el inventario de minerales, pero solo la cantidad que puede extraerse con una ganancia se denomina reserva de mineral. A medida que aumenta el precio de venta del mineral o bajan los costos de extracción, aumenta la proporción del inventario de mineral clasificado como mineral. Obviamente, lo contrario también es cierto, y una mina puede dejar de producir porque (1) el mineral está agotado o (2) los precios han bajado o los costos han subido tanto que lo que antes era mineral ahora es solo mineral.

Historia

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. 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 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.

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. Una de las primeras evidencias de construcción con piedra de cantera fue la construcción (2600 a. C.) de las grandes pirámides de Egipto, la más grande de las cuales (Khufu) mide 236 metros (775 pies) a lo largo de los lados de la 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 a largas distancias y se elevaron a su lugar, y muestran un corte preciso que dio como resultado una mampostería de ajuste fino.

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.

Se logró un gran progreso en la minería cuando el secreto de la pólvora negra llegó a Occidente, probablemente desde China a finales de la Edad Media. Este fue reemplazado como explosivo a mediados del siglo XIX con dinamita, y desde 1956 tanto los agentes explosivos de nitrato de amonio como los lodos (mezclas de agua, combustibles y oxidantes) se han vuelto de uso extensivo. Primero se utilizó un taladro de acero con punta de cuña y un martillo para perforar agujeros para la colocación de explosivos, que luego se cargaron en los agujeros y detonaron para romper la roca. La experiencia demostró que la ubicación adecuada de los pozos y el orden de disparo son importantes para obtener la máxima rotura de rocas en las minas.

La invención de los taladros mecánicos accionados por aire comprimido (martillos neumáticos) aumentó notablemente la capacidad de extraer roca dura, lo que redujo varias veces el costo y el tiempo de excavación. Se informa que el inglés Richard Trevithick inventó un taladro rotativo a vapor en 1813. Los taladros mecánicos de pistón que utilizan brocas adjuntas en las barras de perforación y se mueven hacia arriba y hacia abajo como un pistón en un cilindro datan de 1843. En Alemania, en 1853, un taladro que se parecía Se inventaron los taladros neumáticos modernos. Los taladros de pistón fueron reemplazados por taladros de percusión que funcionan con aire comprimido y su rendimiento mejoró con un mejor diseño y la disponibilidad de acero de calidad.

Los avances en la perforación fueron acompañados de mejoras en los métodos de carga, desde la carga manual con palas hasta varios tipos de cargadores mecánicos. Asimismo, el transporte evolucionó desde el transporte de personas y animales hasta los vagones de minería tirados por locomotoras y transportadores eléctricos y hasta los vehículos con neumáticos de gran capacidad. Desarrollos similares tuvieron lugar en la minería a cielo abierto, aumentando el volumen de producción y reduciendo drásticamente el costo de los productos metálicos y no metálicos. En otros tipos de minas a cielo abierto se emplean grandes máquinas de desmontaje con ruedas de excavación utilizadas en la minería de carbón a cielo abierto.

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.

Aunque se ha acumulado una gran cantidad de tradición mítica y romance en torno a los mineros y la minería, en la minería moderna son las máquinas las que brindan la fuerza y ​​los mineros capacitados los que brindan el cerebro necesario para prevalecer en esta industria altamente competitiva. La tecnología se ha desarrollado hasta el punto en que el oro ahora se extrae bajo tierra a profundidades de 4.000 metros (unos 13.100 pies), y las minas superficiales más profundas se han excavado a más de 700 metros (unos 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

En la búsqueda de minerales valiosos, el prospector tradicional se basó principalmente en la observación directa de la mineralización en afloramientos, sedimentos y suelo. Aunque la observación directa todavía se practica ampliamente, el buscador moderno también emplea una combinación de herramientas geológicas, geofísicas y geoquímicas para proporcionar indicaciones indirectas para reducir el radio de búsqueda. El objeto de las técnicas modernas es encontrar anomalías, es decir, diferencias entre lo que se observa en un lugar particular y lo que normalmente se esperaría. Las imágenes aéreas y satelitales proporcionan un medio de examinar rápidamente grandes áreas terrestres y de identificar mineralizaciones que pueden estar indicadas por diferencias en la estructura geológica o en el tipo de roca, suelo y vegetación. En la prospección geofísica, se utilizan métodos de gravedad, magnéticos, eléctricos, sísmicos y radiométricos para distinguir propiedades de las rocas como densidad, susceptibilidad magnética, magnetización remanente natural, conductividad eléctrica, permitividad dieléctrica, permeabilidad magnética, velocidad de onda sísmica y desintegración radiactiva. En la prospección geoquímica, la búsqueda de anomalías se basa en la medición sistemática de oligoelementos o propiedades influenciadas químicamente. Se recolectan y analizan muestras de suelos, sedimentos y agua de lagos, depósitos glaciares, rocas, vegetación y humus, tejidos animales, microorganismos, gases y aire, y partículas, de modo que se puedan identificar concentraciones inusuales.

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. 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. 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.

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. Luego, los geólogos describen cuidadosamente, o registran, el núcleo para determinar la ubicación y los tipos de roca y mineral presentes; las diferentes características estructurales como juntas, fallas y planos de cama; y la resistencia del material rocoso. Los núcleos a menudo se dividen a lo largo, y la mitad se envía a un laboratorio para que se pueda determinar el grado o contenido de mineralización.

Delineación

Normalmente, los agujeros de núcleo se perforan con un patrón más o menos regular y las ubicaciones de los agujeros se trazan en mapas de planos. Para visualizar cómo aparece el depósito en profundidad, también se trazan los agujeros a lo largo de una serie de planos verticales llamados secciones. Luego, el geólogo examina cada sección y, sobre la base de la información recopilada de los mapas y registros de núcleos, así como su conocimiento de las estructuras presentes, llena las regiones que se encuentran entre los agujeros y entre los planos. Este método de construcción de un yacimiento se usa ampliamente donde los límites entre el mineral y los desechos son nítidos y donde los depósitos medianos a pequeños se extraen mediante técnicas subterráneas, pero, en el caso de grandes depósitos extraídos por métodos a cielo abierto, en gran medida ha sido reemplazado por el uso de modelos de bloque. Estos se analizarán con más detalle a continuación (consulte Minería a cielo abierto).

Los depósitos minerales tienen diferentes formas, dependiendo de cómo fueron depositados. La forma más común es tabular, con el depósito mineral como relleno entre capas de roca más o menos paralelas. La orientación de un cuerpo de mineral de este tipo puede describirse por su buzamiento (el ángulo que forma con la horizontal) y su golpe (la posición que toma con respecto a los cuatro puntos del compás). La roca que se encuentra por encima del cuerpo mineralizado se llama muro colgante, y la roca ubicada debajo del cuerpo mineralizado se llama muro de base.

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.

Por lo tanto, para determinar qué parte de un mineral puede considerarse una reserva de mineral explotable, es necesario estimar los costos de extracción y el precio que se puede esperar del producto básico. Los costos de extracción dependen del tipo de sistema de minería seleccionado, el nivel de mecanización, la vida útil de la mina y muchos otros factores. Esto hace que seleccionar el mejor sistema para un depósito determinado sea un proceso complejo. Por ejemplo, los depósitos que afloran en la superficie pueden inicialmente extraerse como tajos abiertos, pero a cierta profundidad puede que sea necesario tomar la decisión de cambiar a la minería subterránea. Incluso entonces, el costo total por tonelada de mineral entregado a la planta de procesamiento sería significativamente más alto que el del tajo abierto; para pagar estos costos adicionales, la ley del mineral subterráneo tendría que ser correspondientemente más alta.

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