METALES Y MINERALES

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Autores: Samik Yanque Amable, Fabián Huamán Avalos, Emilio Ramirez Contreras, Michael Chua Cotrina, Samy Brocos Quiroz

Introducción

En el año 2018, se anunció el descubrimiento de una de las minas de litio más grandes del mundo en una exploración de depósito en Falchani. Este importante descubrimiento puede mejorar la economía del Perú; esto se debe a que el precio del litio se encuentra en aumento y la cantidad de carbonato de litio descubierta supera los 4,7 millones de toneladas. Como se afirmó en la revista de minería y energía Rumbo Minero: “​Recordemos que, tal como lo informó en exclusiva Rumbo Minero, tras nuevos trabajos de exploración en Falchani (Puno), Plateau Energy casi duplicó los recursos del proyecto a 4.71 millones de toneladas de carbonato de litio” (2019:1).En este artículo se detallarán la importancia de este descubrimiento, los procesos para refinar los minerales y las maneras de aprovechar este mineral en particular.


Conceptos clave

Metales

Se conocen como metales a los elementos químicos que comparten ciertas características que pueden ser explicadas según la Teoría del mar de electrones del enlace metálico la Teoría de Bandas, según la mecánica cuántica. Una superficie metálica se caracteriza por su alta conductividad térmica y alta conductividad eléctrica; esta es una de las razones por la cual se utilizan ampliamente en electrónica. Además, la mayoría de los metales se caracterizan por su ductilidad, que es la capacidad que tienen estos para estirarse y formar hilos o alambres, y su maleabilidad, capacidad de formar láminas delgadas. La teoría del mar electrones es un modelo que explica todas estas propiedades de los metales postulando que el enlace metálico se produce formando cationes del metal y que los electrones están distribuidos uniformemente y se pueden desplazar libremente a través de la superficie atraídos por interacciones electrostáticas con los iones.

Mineral

La capa sólida más superficial de la tierra se denomina litosfera; en ella se encuentran los metales más útiles para el ser humano. Sin embargo, solo se ha podido tener acceso hasta 4 Km y, a esta profundidad, los metales no se encuentran en gran abundancia, sino como minerales. Según Chang: “un mineral es una sustancia de origen natural, con una composición química característica dentro de cierto intervalo. ”Generalmente, los metales deben ser procesados químicamente para separarlos de las sustancias no deseadas. Esto se consigue principalmente a través de la pirometalurgia o electrometalurgia, las cuales serán explicadas más adelante.

Composición porcentual

Nos permite conocer qué tanto del metal que queremos extraer se encuentra en el mineral a trabajar. La composición porcentual en masa se calcula determinando la cantidad de masa que hay del metal por cada 100 g de mineral. La fórmula es:

en donde ​n es el número de moles del metal por cada mol de mineral. Por ejemplo, si queremos conocer la composición porcentual en masa de hierro (Fe) , en 3 moles de magnetita (Fe3O4) recurriremos a la fórmula:

Pureza
Una vez obtenidos los metales a partir de sus respectivos minerales se habla del​ grado de​pureza de los primeros, esto porque, al ser separados, nunca se obtienen solos. Por ejemplo, en el caso del cobre, este está acompañado de algunas impurezas tales como hierro o zinc. El grado de pureza se puede optimizar pero nunca llegará al 100% o, por el momento, no se ha conseguido metal alguno con una pureza del 100% pues las impurezas, por mínimas que sean, siempre están presentes.

Ley de un mineral

La ley de un mineral es un valor que expresa la concentración de este en una mena. Según Chang, “un depósito mineral cuya concentración es económicamente factible para extraer el metal deseado, se conoce como​ mena​”. Este valor se expresa generalmente como la cantidad de mineral por tonelada de mena o como un porcentaje. Según el Ministerio de Minería de Chile“​ se refiere a la concentración de oro, plata, cobre, estaño, etc. presente en las rocas y en el material mineralizado de un yacimiento” (Ministerio de Minería 2019: 1).

Refinamiento

Según Brown, “La metalurgia es la ciencia y la tecnología de la extracción de los metales de sus fuentes naturales y la preparación para su uso práctico” (2009: 983). La necesidad de separar los metales de sus menas para tenerlos en su forma más pura posible ha llevado al desarrollo de varios tipos de refinamiento. Este se realiza, según Chang, en tres etapas: la preparación de la mena, la producción del metal y la purificación del metal (2010: 886). Para la preparación de la mena,existen diversos métodos para separar el mineral deseado de los desechos (gangas). Entre ellos, se encuentran los que aprovechan las propiedades magnéticas de los metales ferromagnéticos para separarlos de sus menas utilizando imanes o la flotación, en que se muele finamente la mena, se mezcla con agua, se agrega aceite y detergente, y se bate para lograr que las partículas del mineral queden atrapadas en la espuma que se forma.

Procesos pirometalúrgicos

La extracción de metales por pirometalurgia consiste en operaciones por vía seca que se realizan a altas temperaturas entre productos en estado líquido, sólido y gaseoso. También incluyen tres etapas. La primera de ellas es la preparación del mineral, que, a la vez, consta de tres operaciones: trituración y molienda, que tiene por objeto la reducción de los materiales; clasificación, que tiene por objeto clasificar las partículas de los minerales por tamaño luego de la trituración y molienda;concentración, que es la separación de la mayor parte de una ganga (materias estériles) de un mineral. La segunda etapa es la extracción del metal que se divide en tres grupos: métodos de reducción de óxidos metálicos, métodos de reducción de haluros metálicos y métodos de reducción de sulfuros metálicos. También, se utilizan las siguientes operaciones, aunque en algunos casos no todas son necesarias: calcinación, tostación, fusión, volatilización, electrólisis de sales fundidas o metalotermia. Por último, la etapa de afino, que se encarga de separar el metal principal de otros elementos o impurezas, que en algunos casos son aprovechables. Las principales operaciones de afino son la electrólisis en disolución acuosa, descomposición térmica y fusión por zonas.

Purificación de metales

Como ya se mencionó antes, los metales obtenidos se obtienen con un bajo grado de pureza, por ello, se crean diversos métodos que aumentan dicha pureza hasta llegar al 98% o hasta 99%, en determinados casos, por ejemplo, el oro, la plata o el cobre. Dependiendo del metal, los tres procesos más comunes que se usan para la purificación son la destilación, que se usa en metales que poseen un punto de ebullición bajo; la electrólisis, técnica que se basa en el comportamiento electroquímico de las celdas galvánicas y la diferencia del potencial de reducción entre el metal y sus impurezas; o la refinación por zonas, que se usa cuando se quiere obtener un grado muy alto de pureza.

Importancia de los minerales en la economía peruana

Hoy en día, una de las actividades económicas más importantes, en el Perú, es la actividad minera, debido a que genera valor agregado y aporta el 10% al Producto Bruto Interno (PBI), y genera más divisas e ingresos fiscales por impuestos, la creación de empleos directos e indirectos y la mejora del crecimiento del potencial de la actividad económica. Los principales metales producidos en nuestro país son la plata, el zinc, el estaño,el oro,el hierro,el teluro y el cobre. Por esto, los proyectos mineros más importantes son los desarrollados en Las Bambas, Minas Conga, Marcona, Cerro Verde, Tía María, Pampa de Pongo y Antamina.

Importancia del descubrimiento en Falchani

En el año 2018 se descubrió una mina de litio en Falchani, esta mina estaba posicionada entre las seis minas de litio más grandes del mundo con aproximadamente 2,5 millones de toneladas de carbonato de litio; sin embargo, con un estudio más profundo se anunció que esta mina excede los 4,7 millones de toneladas.

La minera Plateau Energy Metals informó que en su última estimación actualizada de recursos minerales para su proyecto de litio Falchani, ubicado en en la meseta de Macusani, en Puno, lograron un aumento superior al 90% de sus recursos, con lo cual el proyecto se ubica como el sexto recurso de litio de roca dura más grande del mundo. Rumbo Minero tomó conocimiento de primera fuente que la minera casi duplicó el recurso de litio Falchani, lo cual permite que el proyecto suba de rango a nivel mundial.

“Tenemos mucho más espacio para crecer y estamos en medio de evaluar un proyecto escalable y de larga duración, manteniendo la intensidad de capital y los márgenes al frente de la mente”, afirmó Alex Holmes, CEO de Plateau Energy (Rumbo Minero 2019: 1).

Este importante descubrimiento, de ser debidamente aprovechado, impactará en la economía del país. En primer lugar, el precio del litio ha aumentado desde el año 2000, debido a sus diversas aplicaciones en el desarrollo de dispositivos digitales.

Con el valor del litio en aumento, la minería es capaz de generar ingresos masivos al país. Según el Ministerio de Minería de Chile “El carbonato de litio se ha tranzado con un valor mínimo de 5´952 US$/ton y un valor máximo de 6´614 US$/ton” (Ministerio de Minería 2019: 1). De esta manera este descubrimiento puede llegar a generar aproximadamente 31 151 millones de dólares en total. En segundo lugar, la pureza de esta mena es superior a todas las minas en latinoamérica, lo cual afecta directamente a la velocidad y precio de extracción de este mineral. La pureza o ley de una mina se mide en partes por millón y la de Falchani contiene una ley promedio de 2 986 ppm la cual es varias veces superior a las minas de Chile, Argentina y Bolivia. Esto lo afirma la revista digital Con Nuestro Perú.

La pureza de los yacimientos de litio se mide en partes por millón (ppm), siendo la concentración por áreas geográficas:

Salar de Uyuni, Bolivia:                                                    321 ppm en promedio

Salar Hombre Muerto, Argentina:                                 692 ppm en promedio

Salar Atacama, Chile:                                                    1,080 ppm en promedio

Falchani, Perú:                                                               3,700 ppm en promedio

Falchani /Tres Hermanas, Perú:                                  2,986 ppm en promedio

La explicación para la alta concentración de litio en el Perú señala que se trata de un mineral extraído de roca volcánica, mientras que en los países mencionados, así como en Argentina, es uno proveniente de salmueras ubicadas en salares. En el caso de nuestro país, la extracción es mucho más fácil y de mucho menor costo (Con Nuestro Perú 2019: 1).

Esta alta ley expresa una alta concentración de Litio por tonelada de mena y, al estar más concentrado, se facilita la extracción al reducir los procesos de refinamiento. ​La ley se utiliza para determinar la viabilidad económica de una operación de explotación minera: el costo de extraer recursos naturales desde su yacimiento se relaciona directamente con su concentración. Por ello, el costo de extracción debe ser menor que el valor comercial del material que es extraído para que la operación sea económicamente factible.

¿Qué proceso se debería emplear para aprovechar este recurso?. En primer lugar, para la producción de litio en bruto, la mejor técnica, por lo visto anteriormente con respecto a los procesos pirometalúrgicos, es la ​reducción electrolítica del óxido de litio o halogenuro de litio, pues el litio es un metal alcalino altamente electropositivo, por lo que la eficiencia del proceso sería alta. Para la purificación de este metal, se recomienda la técnica de ​Refinación por zonas. No se recomienda usar el proceso de destilación, ya que el punto de ebullición del litio es de 1330°C.

En conclusión, este descubrimiento es capaz de beneficiar la economía del país. Por un lado el costo del litio está aumentando debido a su demanda en la producción de dispositivos electrónicos. Por otro lado, la ley de esta mina es considerablemente alta, lo que ayuda a que el proceso de extracción sea más factible y rápido.

Bibliografía

CON NUESTRO PERÚ

2019 “Perú: Planteau Energy Metals descubre un nuevo yacimiento de litio de alta ley en Puno”. ​Con Nuestro Perú.
​ Lima, 5 de junio de 2019. Consulta: 9 de junio de 2019. https://www.connuestroperu.com/economia/61571-peru-plateau-energy-metals-descubre-nuevo-yacimiento-de-litio-en-puno

EL PERUANO
2018 “Aporte de la minería al PBI”. ​El Peruano
Lima, 19 de Abril de 2018. Consulta: 9 de Junio de 2019.

https://elperuano.pe/noticia-aporte-de-mineria-al-pbi-65726.aspx

MINISTERIO DE MINERIA
2019 “Precios del Litio”. ​Ministerio de Minería.
​ Chile, 2019. Consulta: 8 de junio de 2019.

Precios del Litio

PEDREIRA, Antonio

2006 Crisol para fusión por zonas. 10 de octubre de 2006. Consulta: 9 de junio de 2019

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Zonas_fus.png

RUMBO MINERO

2019 “Exclusivo: Plateau Energy casi duplica recursos de litio en el proyecto Falchani”. Rumbo minero.
​ Lima, 4 de marzo de 2019, pp 1. Consulta: 8 de junio de 2019.

http://www.rumbominero.com/noticias/mineria/plateau-energy-casi-duplica-recursos-de-litioen-proyecto-falchani/

SALDARRIAGA, Juan 2018 “Falchani: lo que debes saber sobre el primer proyecto de litio peruano”.​ El Comercio
​ Lima, 25 de Julio de 2018, pp 1-2. Consulta: 9 de junio de 2019.

https://elcomercio.pe/economia/dia-1/falchani-debes-primer-proyecto-litio-peruano-noticia-53 8796

BROWN, Theodore y otros 2009 Química, la ciencia central. Decimo primera edición. México: PrenticeHall Hispanoamericana S.A.

CHANG, Raymond

2010 Química general. Décima edición. México: Mc Graw Hill S.

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