Minería

¿Qué es la Minería?

La minería es una actividad económica que aprovecha los minerales de la naturaleza. Se encarga de encontrarlos, extraerlos y procesarlos para abastecer de materia prima a otras industrias y con esto ayudar al desarrollo económico de un país.

La esencia de la minería, en cuanto a la extracción del mineral, es conducir una o varias excavaciones desde la superficie hasta el depósito mineral o yacimiento. Si la excavación utilizada para la extracción está completamente abierta u operada desde la superficie, se denomina mina superficial o a cielo abierto. Si la excavación consiste en aberturas debajo de la superficie de la Tierra, se llama mina subterránea; en esta última un pozo vertical penetra en el interior de la Tierra y de el parten diversas galerías horizontales que llegan hasta la diferentes zonas donde se halla el filón del mineral. El método de explotación está determinado por las circunstancias geológicas, físicas, ambientales, económicas y legales que se relacionan con el depósito de mineral que se extrae.

La minería nunca se realiza de forma aislada. Está precedida por investigaciones geológicas que encuentran el depósito y análisis económicos que demuestran que es financieramente factible. Después de la extracción del combustible, mineral industrial o mineral metálico, el material extraído de la mina generalmente se concentra y purifica. A esta preparación del mineral para obtener un producto de mayor calidad se le denomina procesamiento mineral. Los productos minerales así producidos pueden someterse a una mayor concentración, refinamiento o fabricación durante la conversión, fundición o refinación para proporcionar productos de consumo. El paso final para convertir un material mineral en un producto útil es la comercialización

TERMINOLOGÍA RELACIONADA CON LA ACTIVIDAD MINERA

Hay muchos términos y expresiones exclusivos de la minería. Empezaremos por definir los siguientes tres términos, los cuales están estrechamente relacionados:

• Mina: Una excavación hecha en la tierra para extraer minerales.
• Ingeniería de Minas: La práctica de aplicar los principios de ingeniería al desarrollo, planificación, operación, cierre y recuperación de minas.
• Minería: La actividad, la ocupación y la industria relacionada con la extracción de minerales.

Algunos términos distinguen varios tipos de material extraídos. Geológicamente, se pueden distinguir las siguientes categorías:

• Mineral: Un elemento o compuesto inorgánico natural que tiene una estructura interna ordenada y una composición química, forma cristalina y propiedades físicas características. La clasificación de estos minerales es compleja y detallada aunque se puede simplificar en dos grupos. No metálicos y metálicos.
• Roca: Cualquier agregado formado naturalmente de uno o más tipos de partículas minerales.
• Ore o Mena: Un depósito mineral que tiene suficiente utilidad y valor para ser extraído con fines de lucro.
• Ganga: Las partículas minerales sin valor dentro de un depósito de mineral que se deben desechar. 
• Desmonte: El material asociado con un depósito de mineral que debe extraerse para llegar al mineral y luego debe desecharse. La ganga es un tipo particular de residuo o desmonte.

También es común una subdivisión adicional de los tipos de minerales extraídos por la humanidad. Estos términos se usan a menudo en la industria para diferenciar entre minerales metálicos, no metálicos y combustibles fósiles. 

• Minerales metálicos: Los minerales de los metales ferrosos (hierro, manganeso, molibdeno y tungsteno), los metales básicos (cobre, plomo, zinc y estaño), los metales preciosos (oro, plata, los metales del grupo del platino), y los minerales radioactivos (uranio, torio y radio).
• Minerales no metálicos (también conocidos como minerales industriales): Los minerales minerales no combustibles que no están asociados con la producción de metales. Estos incluyen fosfato, halita, yeso, arena, grava, piedra caliza, azufre y muchos otros.
• Combustibles fósiles (también conocidos como combustibles minerales): las sustancias minerales orgánicas que se pueden utilizar como combustibles, como el carbón, el petróleo, el gas natural, el metano de las capas de carbón, la gilsonita y las arenas de alquitrán.

Cabe señalar que la minería está asociada con la extracción de casi todos estos recursos minerales. Sin embargo, la producción de petróleo y gas natural se ha convertido en una industria separada con una tecnología especializada propia.

Historia de la Minería

El hombre ha buscado, desde los tiempos más remotos, diversos materiales en el interior de la Tierra que le proporcionasen medios suficientes para hacer más fácil su vida. De esta forma los metales se empezaron a utilizar ya en el 4000 a.C. en la zona del Próximo Oriente y este hecho supuso una revolución total en la forma de vida de las primeras culturas humanas, que superaron así la Edad de Piedra.

Los intentos más primitivos en la explotación minera se centraron, probablemente, en excavaciones superficiales que trataban de utilizar los minerales (cobre, hierro y estaño) de las vetas de las rocas. Numerosos restos arqueológicos indican el nacimiento de una minería subterránea en muchas regiones incluso antes de comenzar la Edad de Hierro. Las galerías fueron excavadas en un principio con instrumentos de madera y más tarde se empezaron a emplear las herramientas de metal. Poco a poco, las excavaciones se hicieron más profundas y fue preciso mejorar la técnica de construcción de las galerías, que se sostenían mediante vigas y paredes apoyadas en el techo.

La explotación de los minerales dio lugar al nacimiento de civilizaciones que expandieron su hegemonía por dilatados lugares en busca de nuevos yacimientos. Esto sucedió en diversos pueblos del Mediterráneo, desde los Fenicios hasta los Griegos, que multiplicaron sus colonias por los distintos países ribereños, donde explotaron sus múltiples minas. Los romanos llegaron a perforar yacimientos mediante obras que alcanzaron los 200 metros de profundidad, de los que extraían plomo, plata, oro, hierro, cobre, cinc, estaño y azufre. En las minas trabajaban, además de esclavos, numerosos hombres adiestrados en la obtención del mineral. Las extracciones se mejoraban añadiendo poleas, escaleras y  norias, así como palancas y tornos que hacían más fácil el trabajo y aumentaban la producción.

Durante la Edad Media, la explotación minera decayó; en el siglo XI volvió a recobrar su importancia y se extendió principalmente por Europa central. De forma paralela se produjo un gran progreso en las técnicas metalúrgicas.

Hacia el siglo XVI se introdujo el uso de la pólvora en la minería, al tiempo que se utilizaba la energía hidráulica y animal en las explotaciones mineras. Posteriormente la aparición de las máquina de vapor señaló un progreso importante en la Minería, aunque el verdadero nacimiento de las modernas técnicas mineras lo marcó la utilización de la dinamita en 1867. Los procedimientos de perforación sufrieron una considerable mejora con el empleo de bordes metálicos de gran dureza en los taladros, así como en la invención de martillos neumáticos.

Importancia de la Industria Minera

La minería es importante porque genera materia prima y trabajo. Industrias como la metalúrgica (que transforma metales ferrosos y no ferrosos), la manufacturera y la de construcción entre otras se ven beneficiadas de esta. Gracias a la minería tenemos caminos, iluminación, tuberías, vidrios, relojes, máquinas, aparatos electrónicos y más. Casi todo lo que nos rodea proviene de los minerales.

Desde televisores y pasta de dientes hasta teléfonos celulares y automóviles, el mundo moderno depende de la minería.

Desde el punto de vista económico, una mina genera empleos, promueve el desarrollo de otras industrias, impacta en la economía del país y apoya al desarrollo social y comunitario de la zona.

Consideraciones de la Minería

Un área relevante en la actividad minera es el control y gestión ambiental. Con el paso del tiempo las instituciones gubernamentales la han regulado con rigurosas políticas enfocadas en la prevención y una gestión responsable del medio ambiente. Una mina responsable debe hacer un estudio que contemple el agua, tierra, aire, flora y fauna del lugar y con base en este ejecutar un plan de acción para cuidar el medio ambiente durante las operaciones. Además, cuando el mineral se termine el estudio debe incluir el plan de cierre de mina que busca dejar la menor huella ecológica posible mediante la reforestación, la revisión de mantos acuíferos y aire, así como la recuperación de las especies del lugar.

Es importante que las comunidades cercanas a una mina estén informadas sobre la gestión responsable en materia ambiental y de seguridad.

Por esto, las minas deben:

• Fomentar la participación de la sociedad y buscar un impacto positivo en ella.
• Buscar vínculos con las autoridades locales para sumar en acciones en infraestructura y servicios básicos.
• Impulsar el deporte y fomento a la cultura.
• Impulsar el desarrollo económico.

Si bien la industria minera no puede resolver todos los problemas de las comunidades, debe escuchar a la gente y sumar bajo una gestión responsable enfocada en el desarrollo comunitario.

Aún con los avances tecnológicos la minería siempre será una actividad de alto riesgo.  Esto exige que todas las partes involucradas presten la mayor atención y esfuerzo para lograr que ese riesgo esté controlado y la actividad se desarrolle con las máximas garantías de prevención y sin problemas.

Una mina es sinónimo de desarrollo económico y social que sumado a una conciencia de cuidado al medio ambiente  y a la seguridad de sus empleados da como resultado una industria de grandes beneficios para sus trabajadores, la comunidad y el país.

Tipos de Minas y sus Obras

Los minerales que se pueden aprovechar en la industria se encuentran en yacimientos que tienen características diferentes entre ellos para explotarlos es necesario elegir el tipo de mina correcta.

Una mina  puede ser:

• Mina a Cielo Abierto  también conocida como a tajo, en estas las operaciones ocurren en la superficie del terreno.
• Mina Subterránea, aquí las operaciones se llevan a cabo por debajo de la superficie terrestre.

Además de estas existen otras menos comunes como

• Mina Mixta, aquí el yacimiento se explota en la superficie y de manera subterránea simultáneamente.
• Mina Subacuática o por dragado, en estas se obtienen minerales de ríos, lagos, y mares poco profundos.
• Mina de perforación, en las mina de este tipo se obtiene azufre, carbón y otros minerales usando métodos similares a la explotación del petroleo.

Mina a Cielo Abierto

Este tipo de mina es común cuando el yacimiento está cerca de la superficie terrestre y es ahí donde se lleva el proceso de extracción, carga y transporte del mineral, Su operación remueve miles de toneladas de mineral y tepetate (roca estéril) diarias con una maquinaria de gran tamaño de tal manera que se forma un tajo o hueco que puede abarcar un área mayor a la extensión del yacimiento.

La estructura de una mina a cielo abierto consta de:

• Accesos al tajo: Son los caminos por los que ingresa la maquinaria y el personal.
• Bancos de producción: Son las áreas donde está el mineral de interés.
• Cresta: Es el límite externo del banco de producción.
• Talud: Es la inclinación de un nivel que sirve para darle estabilidad.
• Pie(pata): Es el límite inferior de un talud.
• Banqueta o repisa: Es el espacio entre el pie de un talud y la cresta de otro.
• Rampas: Son las estructuras que llevan de un banco a otro. Tienen una inclinación específica para el transporte de maquinaria.
• Berma: Es un bordo de protección para delimitar el área de traslados, trabajos de maquinaria y personal.
• Polvorín: Lugar donde se almacenan los explosivos.
• Tepetatera: Zona donde se acumula el material sin valor.
• Zona de trituración: Es donde los camiones transportan el mineral para fragmentarlo y reducirlo de tamaño.
• Zonas de transporte: Son las líneas de bandas por las que se acarrea el material
• Planta de beneficio: Es donde se lleva a cabo el proceso metalúrgico. Dependiendo del método de beneficio que se use y el tipo de producto terminado que se produzca, en una mina puede verse bandas transportadoras, pilas o camas de mineral, silos, tanques, contenedores o piletas de solución.
• Zona de electro-obtención o refinería.

Mina Subterránea

La mina subterránea es utilizada para explotar yacimientos más profundos respecto a la superficie terrestre y por lo general se emplea en yacimientos masivos. El proceso de extracción ocurre en el interior, mientras que el acarreo de mineral va de adentro hacia fuera de la mina.

Operación: La operación remueve cientos de toneladas de mineral y material estéril diarios según la capacidad de la mina con ayuda de maquinaria de tamaño medio se va formando una compleja red de túneles para acceder a los yacimientos.

Estructura: La estructura de una mina subterránea consta de:

• Yacimiento: Es donde está el mineral con valor que se va a explotar
• Bocamina o socavón: Puede ser el acceso principal de la mina por donde entran y salen los trabajadores o la vía de extracción del mineral.
• Crucero: Obra minera subterránea que se desarrolla para interceptar una veta, o veta que tiene un rumbo perpendicular  a la dirección a las vetas principales paralelas.
• Rebajes o galerías: Son oquedades en el yacimiento que se forman debido a la extracción de mineral, las cuales en ocasiones pueden rellenarse de acuerdo con el sistema de minado.
• Frentes o topes: Túneles horizontales que permiten el acceso al mineral: Accesos verticales de personal y acarreo de mineral que se logran por medio de elevadores.
• Niveles y subniveles: Pisos subterráneos.
• Rampas ascendentes o descendentes: Túneles que sirven para comunicar los niveles, por lo general tienen entre 12% y 15% de inclinación ya que son idóneos para mover la maquinaria.
• Contrapozos con máquina de pierna: Túneles entre 45° y 70° de inclinación. Se usan para ventilación, acceso, acarreo, entre otras.
• Contrapozos con máquina Robbins: Excavaciones verticales paralelas al yacimiento para ventilar o transportar el material extraído entre niveles.
• Refugio minero: Área para salvaguardar la seguridad de los mineros en el caso de una contingencia.
• Piletas de bombeo: Área de máquinas dedicada a retirar el agua filtrada de la superficie o de los mantos freáticos.
• Polvorines internos: Zona dentro de la mina donde se almacenan los explosivos.
• Estación de trituración primaria: Zona donde se reduce el tamaño de la roca para facilitar su transporte.
• Nivel de acarreo o de arrastre: Es el trayecto del sitio donde se carga al punto donde se vacía.
• Planta de beneficio: Es donde se lleva a cabo el proceso metalúrgico.

En una mina subterránea hay acumulación de gases, humedad y mucho polvo, por eso es muy importante que solicites:

• La construcción de contrapozos para que circule el aire y se regule la temperatura.
• Varios puntos de acceso a la mina para facilitar la evacuación en caso de que ocurra un desprendimiento de rocas
• y una estación de bombeo para eliminar el agua y mejorar las condiciones de trabajo.

La primera obra que ocurre en una mina es la preparación del sitio. Para una mina a cielo abierto se debe rescatar las especies de flora y fauna, mover la capa vegetal,  remover material estéril o desmonte.

La preparación del  sitio de una mina subterránea consiste en localizar el yacimiento y comenzar la excavación de túneles que permitan el acceso al mineral. Una vez iniciados los trabajos se requieren obras para hacer los accesos, niveles, rampas y túneles. Por lo general se hacen con equipo mecánico, explosivos o ambos. Estas obras avanzan unos metros cada día hasta estar terminadas y muchas veces se hacen obras simultáneas para ahorrar tiempo.

El Proceso General de Minería

El aprovechamiento de los minerales se divide en tres fases:

1. Geología: Se ocupa en encontrar minerales con leyes económicamente rentables.
2. Minería: Se encarga de extraer el mineral y transportarlo.
3. Metalurgia o etapa de beneficio y obtención: Se dedica a fragmentar los minerales  extraídos y separar el material sin valor de los minerales de interés mediante métodos químicos, físicos o físico-químicos.

Etapas de la Minería

Cada mina usa diferentes procesos, aún así todas tienen similitudes y por lo tanto manejan las mismas etapas.

Prospección y exploración. La primera etapa es la prospección en la cual se piden permisos al gobierno para que los geólogos busquen yacimientos minerales con ayudas de métodos de exploración, mapas geológicos, imágenes satelitales, prospecciones geológicas, geofísicas y geoquímicas. De cientos de prospecciones solo una tiene éxito lo que  supone un alto riesgo de inversión. Cuando una prospección encuentra un probable yacimiento mineral pasa a una etapa de exploración en la cual se hacen perforaciones del suelo conocidas como barrenos o taladros para tomar muestras de los minerales de la zona. Estas son llevadas a un laboratorio para ser analizadas y así determinar la concentración del metal buscado.

Diseño del proyecto. Si  se llega a confirmar el yacimiento mineral se hace un estudio de factibilidad que calcula los recursos humanos, económicos y tecnológicos necesarios para retirarlo y procesarlo. También se debe calcular el tiempo estimado de explotación hasta que el mineral se agote.

El estudio de factibilidad debe ir acompañado de los estudios de cambio de uso de suelo y estudios de impacto ambiental el cual contiene el plan de cierre de la mina. Un proyecto de mina solo se pone en marcha si es viable, es decir, si genera ganancias.

Arranque o tumbe. Al proceso de extraer mineral en minas a cielo abierto se le llama arranque mientras que en minas subterráneas se le llama tumbe, en ambos casos se deben realizar obras de preparación que den acceso al yacimiento mineral para explotarlo, lo que genera grandes cantidades de rocas sin valor conocida como tepetate o desmonte.

La extracción se realiza a través de:

Métodos con máquinas: Se usan en minerales quebradizos, por ejemplo los cepillos para extraer carbón o las palas para extraer el yeso.

Métodos con explosivos: Para los minerales metálicos se usa la extracción por medio de barrenaciones o taladros donde se introducen explosivos controlados que a la vez fragmentan la roca facilitando su transporte.

Los métodos manuales ya no se usan debido a que son poco productivos y los trabajadores estan expuestos a grandes riesgos y daños a la salud.

Carga/rezagado y acarreo. Una vez extraído el mineral se carga en camiones, trenes, bandas o fajas, o skips y se lleva hasta el lugar donde será procesado. Ahí se descarga para comenzar el tratamiento metalúrgico que separa los minerales del material estéril.

El Proceso General de Metalurgia

La metalurgia es la ciencia y técnica de procesar los minerales con el fin  de obtener los metales que contienen y tratarlos hasta que estén preparados para su uso en otras industrias.

Existen muchos procesos para obtener el metal de un mineral, estos dependen de su composición química, la cantidad de metal que contiene y el volumen que se procesará.

Procesos Metalúrgicos

Los procesos metalúrgicos pueden ser  físicos como la concentración gravimétrica, químicos como la extracción por solventes,  físico-químicos como la flotación de  sulfuros metálicos.

Procesos de Beneficio y Obtención

Los métodos de beneficio y obtención son procesos metalúrgicos que preparan a los minerales para transformarlos en productos y son los siguientes:

• Trituración (en algunos países se le conoce como chancado): Consiste en fragmentar la roca en pequeñas partículas, el tamaño final depende del tratamiento posterior del mineral alcanzando tamaños menores a 3/4 de pulgada.
• Cribado: Consiste en hacer pasar el material triturado por una malla para clasificarlo, si este no tiene el tamaño adecuado debe triturarse otra vez.
• Molienda: Consiste en fragmentar aún mas el mineral hasta lograr el tamaño de liberación de los compuestos metálicos. Para ello se emplean grandes molinos que convierten las pequeñas rocas  en diminutas partículas.
• Clasificación: Consiste en hacer pasar el mineral por un medio centrífugo que separa las partículas de acuerdo a su densidad.
• Flotación: Consiste en agregar sustancias químicas al producto de la molienda con el fin de concentrar  el mineral y  retirarle impurezas. Esta mezcla se vacía en contenedores con agitación mecánica  que generan burbujas de aire a las que solo se les adhiere el mineral valioso, las burbujas hacen flotar este mineral y lo derraman por los bordes hacia un canalón. Así se obtiene una pulpa concentrada que después se espesa y se filtra.
• Lixiviación: Es un proceso donde se disuelven las especies para recuperar el metal de interés. Se obtiene una solución rica en minerales metálicos que posteriormente tendrá un tratamiento para recuperarlos. La lixiviación se divide en estática y dinámica. La estática consiste en acumular en camas el material fragmentado para ser regado con químicos y que por gravedad se obtenga la solución rica . La dinámica  introduce el material fragmentado en tanques que están agitando la solución continuamente para acelerar el proceso de separación.
• Recuperación de valores: Son métodos químicos que concentran y purifican las soluciones ricas de la lixiviación.
• Electrólisis: Separa los metales de la solución concentrada con ayuda de la electricidad. El método consiste en insertar láminas de metal que funcionen como polos eléctricos entre ellos se establece una corriente constante que atrae las partículas o compuestos metálicos a uno de los polos. En el caso del cobre se obtiene una pureza de 99.99%.
• Fundición: La fundición extractiva es el método más antiguo de purificación de un metal. Esta consiste en calentar el concentrado en hornos hasta alcanzar el punto de fusión del metal y así separarlo de otros elementos. En el proceso se generan gases tóxicos  que deben ser tratados con el debido cuidado tanto para las personas como para el ambiente.

Las plantas de beneficio y transformación actuales son muy diferentes a las antiguas pues aprovechan la mayor cantidad de metal y toman medidas para no contaminar y proteger a sus trabajadores.

Sustancias Químicas Empleadas en la Minería

Todas las minas usan sustancias químicas en sus operaciones, por  ejemplo para separar los metales del mineral se emplea cianuro de sodio, hidróxido de sodio, ácido sulfúrico entre otros.

Para las voladuras se usan explosivos los cuales pueden ser emulsiones y/o nitrato de amonio combinado con diesel conocido como anfo.

Para la maquinaria, gasolina, diesel y lubricantes.

Para los laboratorios, hidróxido de calcio, sulfato de zinc, metabisulfito de sodio y más.

Se tiene que tomar conciencia de que en la mina se encuentran algunas sustancias químicas que representan un riesgo para la salud si no se sigue las medidas de seguridad necesarias. En los laboratorios existen gran variedad de estas en cantidades menores pues solo son para hacer pruebas. Sin embargo las cantidades mayores están en las plantas de beneficio, polvorines, almacenes y en la transportación tanto fuera como dentro de la mina.

Características de las Sustancias

Para reconocer las características potencialmente riesgosas de cada sustancia existen 3 sistemas universales.

Sistema de identificación NFPA

Busca que los productos peligrosos puedan ser reconocidos fácilmente y a distancia, además de que detalla qué tipo de afectación potencial pueden ocasionar. El sistema consta de un rombo conocido como diamante de fuego que describe cuatro tipos de riesgo en cinco grados.

El rombo azul indica riesgo contra la salud, el rombo rojo indica riesgo de inflamabilidad, el rombo amarillo indica riesgo de reactividad, el rombo blanco indica riesgo específico del material que puede ser reactividad inusual con agua oxidante, ácida, corrosiva y alcalina.

Sistema de identificación HMIS

Es muy parecido al NFPA pues tiene los mismos indicadores con número del 1 al 5, pero en este caso es un rectángulo que además indica con letras el equipo de protección personal necesario.

Sistema de identificación DOT – CANUTEC

El sistema de identificación DOT consta de dos partes. La primera clasifica los materiales en 9 tipos:

1. Explosivos
2. Gases
3. Líquidos inflamables
4. Sólidos inflamables
5. Oxidantes
6. Sustancias venenosas e infecciosas
7. Sustancias radioactivas
8. Corrosivas
9. Otros materiales riesgosos no conocidos.

Y la segunda es una referencia de 4 dígitos asignados por la ONU. La etiqueta de una sustancia química contiene la descripción gráfica del riesgo, el número asignado, el color genérico y la clasificación del tipo de riesgo o material.

Cianuro

La sustancia que más polémica causa en la práctica minera es el cianuro de sodio, aunque la mayoría de las preocupaciones se basan más en mitos y falta de información que en los hechos reales. En realidad cianuro es un término general que agrupa varios elementos químicos los cuales han sido ampliamente estudiados y gracias a ello ahora se cuenta con estrictos estándares de seguridad y cuidado al medio ambiente para su manejo. Aunque es cierto que es tóxico para las personas el verdadero peligro está en la cantidad. De hecho un humano posee diminutas gotas de cianuro de sodio en su cuerpo. También puede encontrarse de manera natural en algunos alimentos y productos que usamos a diario.

La intoxicación puede presentarse al inhalarlo, ingerirlo o aplicarlo directamente en la piel. Se puede neutralizar si se actúa correctamente y lo más importante se puede prevenir tomando las medidas necesarias.

En la industria minera el cianuro de sodio se usa en la etapa de lixiviación, dentro de un circuito cerrado para separar el oro y la plata del mineral. Sustituyó al mercurio porque ocasiona menos problemas de salud y contaminación. Por sus propiedades  químicas el cianuro de sodio a la intemperie no se acumula en el medio ambiente, al contrario, se degrada con el tiempo mediante mecanismos naturales de oxidación.

En la actualidad el cianuro de sodio también se usa en la industria del plástico, cosméticos, pinturas, papel, fármacos y más.