Conceptos básicos de minería

CONCEPTOS BÁSICOS DE MINERÍA 1.

INTRODUCCIÓN

La minería es una de las actividades más antiguas de la humanidad y se puede definir como aquélla destinada al aprovechamiento selectivo de los materiales que se encuentran en la corteza terrestre, con el fin de satisfacer las necesidades básicas o suntuarias de los seres humanos. El término se refiere generalmente a la extracción y el procesamiento de materiales de origen inorgánico, aunque se ha hecho extensivo al aprovechamiento de algunos productos de origen orgánico como son el carbón, el petróleo y el gas natural. Todos los materiales empleados por la sociedad moderna han sido obtenidos a través de algún tipo de minería o su fabricación ha requerido de alguna herramienta o dispositivo elaborado con productos que provienen de una mina. Incluso las demás actividades del sector primario, es decir, la agricultura, la pesca y la silvicultura, no podrían llevarse a cabo en la forma en que se desarrollan en la actualidad, sin herramientas y máquinas fabricadas con los productos de las minas. Productos tan elementales como la sal, la arcilla, el cemento y el mármol o tan complejos como las aleaciones o los plásticos provienen o han sido elaborados con materiales obtenidos de algún tipo de mina. Tan importante ha sido la actividad minera para el desarrollo de la civilización, que los historiadores utilizan como criterio para denotar un cambio importante en la evolución cultural del ser humano, el tipo de minería que desarrollaba. Es así que antes del año 6,000 A.C., se dice que la humanidad se encontraba en la Edad de Piedra, dividiéndose esta extensa era prehistórica en tres períodos principales: Paleolítico, Mesolítico y Neolítico. A partir del año 6,000 A.C, se inicia la Edad del Cobre, la misma que se extiende por más de tres siglos, hasta que en aproximadamente en el año 2,500 A.C. se descubre la aleación de cobre con estaño y se inicia la Edad del Bronce. Durante 1,500 años, la humanidad conoció y explotó sólo cuatro metales: oro, plata, cobre y estaño, hasta que en el año 1,000 A.C. logró fundir nuevo metal, dándose inicio a la Edad del Hierro, que dio lugar a profundos cambios en la distribución del poder político y económico en todo el mundo. Se podría continuar con esta división en función de los productos de origen minero que dieron lugar a otros importantes cambios tecnológicos, constituyéndose en hitos de la historia de la humanidad. La explotación intensiva del carbón, que se inició en Europa hacia el año 1,600 de nuestra era – por ejemplo – permitió el desarrollo de la máquina de vapor, dando origen a lo que hoy se conoce como la Revolución Industrial que tuvo lugar en Inglaterra hacia fines del siglo XVIII y que permitió el establecimiento del imperio británico, cuya supremacía económica y política en el mundo se extendió durante más de cien años.

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Esta división de la historia de la humanidad podría extenderse hasta nuestros días, utilizando como criterio los materiales o productos que han generado cambios tecnológicos importantes, como el petróleo o los minerales radioactivos que dieron lugar a la aparición del motor de combustión interna o de la energía nuclear y comprobaremos que todos estos son materiales que provienen de algún tipo de actividad minera, lo que permite comprobar que esta actividad está hoy – como lo estuvo en el pasado - íntimamente vinculada al desarrollo de la humanidad. 2. DEFINICIONES BÁSICAS La minería se ocupa de la extracción de materiales que se ubican ya sea sobre o al interior de la corteza terrestre, la misma que está conformada por rocas o por suelos. Ambos materiales geológicos están formados por minerales. Un mineral es un compuesto constituido por dos o más elementos que se ha formado en la corteza terrestre como resultado de procesos naturales inorgánicos, que tiene una composición química fija o que varía entre límites muy estrechos y que presenta en general, una estructura cristalina. Ejemplos de minerales son el cuarzo, que es un óxido de silicio cuya fórmula química es SiO2 y la galena, que es un sulfuro de plomo cuya fórmula es SPb. Un compuesto químico se diferencia de una mezcla, en que los elementos constituyentes de esta última pueden ser separados mediante la aplicación de procesos físicos simples, mientras que la separación de los elementos constituyentes de un compuesto requiere de la aplicación de procesos complejos. Una roca es un agregado (o una mezcla) de minerales y dado que en este caso se trata de una mezcla y no de un compuesto, se podrían separar todos los minerales que conforman la roca utilizando métodos físicos sencillos. Es posible – por ejemplo – triturar la roca hasta que los granos sean tan pequeños, que cada uno esté constituido exclusivamente por cada uno de los minerales que conformaban la roca. Lo que no se podrá hacer aplicando el mismo método, es separar los elementos que conforman cada uno de los minerales. Por ejemplo, si uno de los minerales constituyentes de la roca fuera el mineral cuarzo (SiO2), no sería posible separar el silicio del oxígeno triturando los granos de cuarzo. La corteza terrestre está compuesta más de cien elementos químicos, pero sólo ocho de ellos (oxígeno, silicio, aluminio, hierro, calcio, sodio, potasio y magnesio) constituyen el 98% de la misma. Estos son por lo tanto elementos abundantes, mientras que todos los demás serán escasos. La escasez de un elemento en la corteza terrestre no es razón suficiente para que la extracción del mismo se justifique, ya que hay elementos como el silicio o el hierro que, a pesar de su abundancia, tienen tantas aplicaciones en la industria, que su extracción y procesamiento resulta económicamente viable. Por otro lado algunos de estos elementos, a pesar de su abundancia en la corteza terrestre, no se pueden separar fácilmente de los minerales que los contienen, por lo que su minado y procesamiento puede ser un proceso tan complejo y costoso, que no se pueda justificar económicamente. Pág. 2

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A continuación se muestra una tabla que ilustra este hecho: Elemento

Contenido promedio en la corteza terrestre (en g/t)

Toneladas de roca que habría que procesar para obtener una tonelada de metal (*)

Aluminio

83,000

12

Hierro

48,000

20

Zinc

81

12,000

Níquel

61

16,000

Cobre

50

20,000

Plomo

13

77,000

Estaño

1. 6

625,000

Molibdeno

1. 1

910,000

Plata

0. 065

15’000,000

Oro

0. 0035

286’000,000

(*) Asumiendo 100% de recuperación

En la tabla que se incluye a continuación, se muestra el contenido mínimo de estos mismos elementos que permitiría su recuperación de manera económica:

Elemento Hierro

Contenido que permite Toneladas de roca su recuperación que es necesario económica procesar para obtener (en g/t) una tonelada de metal 284,000 3

Cotización internacional (US$/t) $205

Plomo

33,500

30

$2,270

Zinc

24,500

40

$2,210

Níquel

9,800

100

$23,800

Cobre

5,000

200

$8,100

Molibdeno

2,500

400

$32,000

166

6,000

$24,900

98

10,000

$707,322

3

330,000

$42,278,565

Estaño Plata Oro

Es decir, para que la explotación de una roca que contiene minerales de plata se justifique económicamente, ésta deberá tener una concentración 1,500 veces mayor que el contenido promedio de este metal en la corteza terrestre y en el caso del oro, el contenido deberá ser por lo menos 860 veces mayor que el valor promedio. Por otro lado, si se analiza la relación entre las reservas que existen en el mundo de cada uno de estos metales, la producción, la demanda y el precio de cada uno de ellos, se observa lo siguiente: Pág. 3

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Producción mundial (en kt/año)

Demanda mundial (en kt/año)

Cotización (US$/t)

87’000,000

555,000

555,000

$205

1’200,000

19,600

15.7

$2,300

200,000

10,000

11,000

$8,100

Zinc

85,000

7,500

6,500

$2,210

Plomo

70,000

4,500

4,400

$2,270

Níquel

70,000

800

700

$23,800

Estaño

6,000

120

180

$24,900

Molibdeno

2,000

80

100

$32,000

180

20

25

$707,322

12

4

4

$42,278,565

Elemento Hierro Aluminio Cobre

Plata Oro

Reservas (en kt)

Cuando una roca está compuesta por minerales que contienen elementos valiosos, ya sea por su utilidad en la industria y/o por su escasez (lo que se refleja en su precio en el mercado) y el contenido de estos elementos es significativamente mayor que el contenido promedio que se observa en la corteza terrestre, se dice que se trata de una mena. El contenido del elemento valioso en una mena, expresado en porcentaje (%), en partes por millón (ppm) o en gramos por tonelada (g/t), se conoce como la ley de la mena. Cuando el contenido de algún elemento en las rocas es superior al promedio que se observa en la corteza terrestre, se dice que se trata de una anomalía y cuando este contenido del elemento es tal que la extracción y el posterior procesamiento de la mena se justifica económicamente, estaremos ante un depósito o yacimiento mineral. Para que una anomalía sea considerada como un depósito mineral, ésta deberá tener un volumen y una ley suficiente como para que, en circunstancias favorables, pueda extraerse del mismo los elementos valiosos a un costo que no supere el valor de su venta en el mercado. En otras palabras, para que una anomalía pueda ser calificada como un depósito mineral, deberá demostrarse que tiene suficiente tamaño, ley y condiciones de accesibilidad, como para que, en caso de ser puesto en producción sea rentable, es decir, que sea capaz de producir una ganancia económica. La rentabilidad de un depósito depende no sólo de sus características intrínsecas (como tonelaje y ley), sino también de condiciones ajenas al cuerpo mineralizado, como son el precio de metales, las condiciones tributarias y la estabilidad política del país en el que se ubica, etc.

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3. ALGUNOS DATOS HISTÓRICOS DE LA MINERÍA EN AMÉRICA Hacia el año 1560, se hallaban acumuladas en las minas de Porco y de Potosí (Bolivia) grandes cantidades de mineral de plata de baja ley cuyo beneficio mediante las técnicas metalúrgicas conocidas en la época presentaba serias dificultades y la Corona Española consideró entonces la necesidad de enviar a estas tierras a un grupo de expertos alemanes que ayudaran a superar la aguda crisis que afectaba a la industria minera de la región. La solución a este serio problema se encontró pocos años después con la introducción en 1571 del método de amalgamación con azogue, técnica descubierta y desarrollada en México por Bartolomé de Medina en 1556. El hecho de que esta ingeniosa técnica descubierta en América para el tratamiento de menas de plata de baja ley - conocida también con el nombre de beneficio de patio - se aplicara con éxito desde mediados del siglo XVI hasta fines del siglo pasado, demuestra no solo su validez sino también la capacidad de los metalurgistas locales para encontrar soluciones a los múltiples problemas que tuvieron que enfrentar en las minas de Nueva España y del Perú. Años más tarde, en 1590, el licenciado Álvaro Alonso Barba inventaba en Bolivia la técnica de beneficio de cazo o cocimiento, método que permitió reducir de un mes a cuatro o cinco días el tiempo requerido para amalgamar la plata con azogue. Resulta interesante señalar aquí que en 1780, el Barón Inigo von Born anunció públicamente en Schemnitz (Hungría) el descubrimiento de lo que con orgullo denominó "el primer molino europeo para la amalgamación de mineral", que no era otra cosa que el método inventado y desarrollado doscientos años antes por Álvaro Alonso Barba en Bolivia.1 Hacia fines del siglo XVIII, España reconoció la necesidad de establecer en América centros de formación para el personal técnico que requerían las minas, preocupación que se ve reflejada en las Ordenanzas de Minería promulgadas en 1783 por Carlos III 2, cuyo título XVIII - que consta de 19 artículos - está íntegramente dedicado a "La educación y enseñanza de la juventud destinada a las minas" y en cuyo primer artículo se señala textualmente lo siguiente: "Para que nunca falten sujetos conocidos y educados desde su niñez en las buenas costumbres e instruidos en toda la doctrina necesaria para el mas acertado laboreo de las minas, y que lo que hasta ahora se ha conseguido con prolijas y penosas experiencias por largos siglos y diversas naciones y aun por la particular y propia industria de los mineros americanos pueda conservarse de una manera mas exacta y completa que por la mera tradición, regularmente escasa y poco fiel, es mi Soberana voluntad y mando que se erijan y establezcan con el mayor esmero y atención, Escuelas que para los expresados fines se me propusieron por los Diputados Generales del referido importante Cuerpo de Minería, y en la forma y modo que se ordena en los siguientes artículos."

1 MINAS Y MINEROS EN EL PERÚ COLONIAL - 1776-1824

John Fisher, IEP (1977) 2 ORDENANZAS DE MINERÍA

Imp. Charaire & Fils, Paris (1881)

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A través del artículo 6º de dicho título se dispuso la creación del Real Seminario de Minería, estableciéndose la forma como debía impartirse la educación para garantizar "...el acierto y buena dirección de todas las operaciones de la minería". En 1788, la Corona de España envió al Perú una misión de expertos alemanes encabezada por el Barón Thaddeus von Nordenflicht, técnico sueco reclutado en Europa por don Fausto de Elhuyar, y otra a México encabezada por el experto alemán Friederich Sonneschmidt. Ambas misiones tenían el encargo de asesorar a los mineros peruanos en la correcta aplicación de las más modernas técnicas mineras empleadas en Europa. La misión de Nordenflicht concluyó en 1794, cuando en una sesión pública convocada por el Tribunal de Minería de Lima para que los expertos europeos mostraran las ventajas del método de beneficio inventado por el Barón Inigo von Born, un grupo de mineros locales logró demostrar que el método de patio que ellos aplicaban permitía recuperar la misma cantidad de plata con un consumo de azogue cinco veces menor que el del proceso que pretendían imponer los expertos europeos. Friederich Sonneschmidt escribiría en 1805, al término de su misión en México: “ No tengo embarazo en declarar que luego de diez años de trabajo, no me ha sido posible introducir en estas tierras ni el beneficio de Born, ni otro método preferible al del patio". El primer centro de formación de recursos humanos para la industria minera que se estableció en América fue el Real Seminario de Minería de México, fundado el 1º de enero de 1792. Su primer y único director hasta junio de 1821 - fecha en que el Tribunal de Minería ordenó la suspensión del dictado de clases - fue don Fausto de Elhuyar, quien contó con la valiosa colaboración de un selecto grupo de científicos españoles y mexicanos, entre los que se encontraba don Andrés Manuel del Río y Fernández, descubridor del eritronio, elemento que hoy se conoce con el nombre de vanadio.3 En 1828, pocos años después de haberse suspendido las clases en el Real Seminario de Minería de México se estableció en el Perú un Colegio de Instrucción Científica en la ciudad de Huánuco. Años más tarde y por iniciativa de don Mariano Eduardo de Rivero y Ustáriz, quien había estudiado en la Escuela de Minas de París y en el Instituto de Metalurgia de Freiberg, se convirtió en el Colegio Central de Minería. Entre 1850 y 1855 llegaron al Perú los primeros ingenieros europeos y en 1860 de estableció el Cuerpo de Ingenieros del Estado, cuyo primer director fue don Mariano Felipe Paz Soldán. Posteriormente - en 1869 - el Gobierno Peruano contrató en Europa al ingeniero polaco Eduardo Juan de Habich quien, luego de colaborar con el estado en la formación del Cuerpo de Ingenieros Civiles y Arquitectos del Estado, regresó a Europa en 1875 y contrató a los ingenieros Francisco Walkuski y Ladislao Kruger entre otros, con quienes en 1876 fundó de la Escuela Especial de Ingenieros Civiles y de Minas que luego se convertiría en la Universidad nacional de Ingeniería, que es el nombre con el que se le conoce hasta hoy. 3

LA MINERÍA Y LA METALURGIA EN LA AMÉRICA ESPAÑOLA DURANTE LA ÉPOCA COLONIAL Modesto Bargalló, Fondo de Cultura Económica, Mexico (1955)

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