1. INTRODUCCIÓN

 Los minerales y metales se han usado a largo de la historia en distintos aspectos de la vida cotidiana. El desarrollo de las sociedades humanas se llevó a cabo en paralelo con la evolución de las actividades mineras y el uso de la materia prima extraída de diversos yacimientos, lo que se evidencia en las aplicaciones que el ser humano les ha dado desde hace dos millones de años aproximadamente, al usar rocas como el sílex y la obsidiana para fabricar herramientas rudimentarias como lanzas y cuchillos, hasta la actualidad, donde se usan principalmente metales para diseñar circuitos eléctricos en aparatos electrónicos. Por supuesto, hay mucho más sobre los minerales y metales que es importante que las personas conozcan para saber de qué manera resultan útiles para la vida en la tierra y beneficiosos trae su uso para el ser humano.

1. DEFINICIONES

a) Mineral: 

Un mineral es aquella sustancia que aparece de forma natural y se conoce como “mena”  al depósito mineral factible del que se puede extraer un metal (Chang, 2016: 931). Para los geólogos, cualquier material terrestre que se defina como un mineral debe presentar las siguientes características: Debe presentarse de forma natural, ser inorgánico, presentarse como un sólido, poseer una estructura interna ordenada (sus átomos se encuentran ordenados según un modelo definido) y poseen una composición química definida (Tarbuck & Lutgens, 2005: 79). En un ámbito comercial, los minerales más importantes son los de  óxidos, sulfuros y carbonatos. Sin embargo, los minerales de silicatos, que se presentan de forma abundante, son difíciles de reducir y concretar; por ello, gran parte de los silicatos no son económicamente factibles para la obtención de metales. (Brown, LeMay y Bursten, 2004: 920).

I. Ley de un mineral y pureza:

La ley de un mineral se refiere a la concentración de un metal presente en un mineral  o en el material mineralizado de un yacimiento. Asimismo, la ley de un mineral se refiere al grado de pureza que se encuentra en la especie mineral y se determina como la relación entre masa del elemento y la masa total del compuesto (Ver figura 2). Además, comúnmente se expresa en unidades como %, onzas y gramos.

II. Composición porcentual:

La composición porcentual es la cantidad medida que ocupa un elemento en un compuesto y de mide en porcentaje de masa. Asimismo, se determina de la siguiente forma. (Ver figura 2)

b) Metal:

Un metal se caracteriza por ser maleable (puede ser moldeado y formar láminas delgadas), dúctil (es capaz de estirarse para formar alambres), brilloso, y buen conductor del calor y la electricidad. Además, todos los metales se presentan como sólidos a temperatura ambiente a excepción del mercurio que se presenta de forma líquida. Asimismo, los metales se suelen fundir a temperaturas muy altas (como a 1900ºC en caso del cromo)  con excepción del cesio y el galio que se funden a 28,4ºC y 29,8ºC respectivamente (Brown, LeMay y Bursten, 2004: 253).

Existen dos modelos teóricos, que se usan comúnmente, con la finalidad de  explicar la forma de cómo se enlazan los átomos de un metal para entender las características descritas anteriormente. Por un lado, se encuentra el modelo del mar de electrones (Ver figura 4), que explica que los electrones de valencia presentan movilidad y como los átomos de los metales tienen pocos electrones de valencia, estos escapan con mayor facilidad para moverse de un átomo a otro. Así, estos electrones libres permanecen simultáneamente en todos los átomos de la estructura lo que aumenta la cohesión del sistema. Por otro lado, se encuentra la teoría de bandas (Ver figuras 5 y 6), que explica que “los orbitales atómicos de valencia de los átomos metálicos interactúan para formar una banda de energía ocupada de forma incompleta por electrones de valencia. Los orbitales que constituyen la banda de energía están deslocalizados en los átomos del metal, y la separación entre los niveles de energía es muy pequeña”. Por ello, se necesita muy poca energía para promover los electrones a orbitales de mayor energía, pues  las diferencias entre los orbitales de la banda son muy reducidas (Brown, LeMay y Bursten, 2004: 931).

I. Refinamiento:

Se entiende como refinamiento a la eliminación de impurezas o purificación de un metal luego de su extracción de una materia prima. Por ejemplo, al realizar el proceso extractivo del oro, este presenta mínimas cantidades de cobre, plata y metales del grupo del platino. Por ello, este metal debe ser refinado mediante algún proceso que permita separar los elementos de este compuesto.

II. Tipos de refinamiento:

Existen diferentes tipo de refinamiento, pero los más comunes son el pirometalúrgico y electrometalúrgico.

• Pirometalúrgico:

Son aquellos procesos que  utilizan temperaturas elevadas para modificar el mineral químicamente y reducirlo a metal libre. Algunos de estos procesos son la calcinación, que se encarga de la eliminación del producto volátil como el o ; tostación, que  favorece a las reacciones químicas entre la mena y la atmósfera del horno que puede dar lugar a la oxidación o reducción; y fundición, que se basa en proceso de fusión y las densidades de los materiales para separarlos en dos o más capas (Brown, LeMay y Bursten, 2004: 922). Un ejemplo de pirometalurgia lo podemos observar en la reducción de hierro. (Ver figuras 7 y 8)

• Electrometalúrgico:

Son aquellos procesos de reducción o refinación de un metal a través de la electrólisis, es decir, los metales más electropositivos se eliminan por un proceso electrolítico en el cual actúa un ánodo, que se encarga de la disolución de las impurezas;  y un cátodo, en el cual se depositan los metales puros. Para ello se utilizan métodos electrolíticos, los cuales se utilizan para obtener metales de alta pureza o metales más activos. Algunos ejemplos que se someten a este tipo de métodos son el sodio, magnesio y aluminio; sin embargo, estos  metales no se pueden obtener de soluciones acuosas, ya que el agua se reduce con mayor facilidad que los iones metálicos (Brown, LeMay y Bursten, 2004: 926). Un ejemplo de electrometalurgia lo podemos observar en la reducción de cobre. (Ver figuras 9, 10 y 11)

III. Reactividad de los metales:

La reactividad mide la tendencia que tiene un elemento a combinarse con otros. Además, es más reactivo aquel elemento que le resulta más fácil perder un electrón de la última capa de valencia. Por ello, en el caso de los metales, la reactividad aumenta si se está más abajo en cuanto al periodo, y a la izquierda si se trata de grupos. Sin embargo, en el caso de los no metales, la reactividad aumenta de forma opuesta. (Ver figura 12)

3. RESPUESTA ANTE LA PROBLEMÁTICA

 Como se ha apreciado en los contenidos expuestos, hay mucho más que aprender acerca de los metales y minerales de lo que uno podría imaginar. Espacios como este en los que se presente información acerca de estos materiales ayudan a fomentar la importancia que tienen en nuestra vida diaria y a realizar un uso debido de ellos.

Se ha presentado desde información más general hasta un poco más especializada en cuanto a la industria de estos materiales y los métodos que se utilizan para procesarlos con el objetivo de fabricar productos que generen beneficios al ser humano. El objetivo era el de presentar contenidos que sean entendibles por distintos tipos de públicos y sean didácticos a la vez.

Es necesario que las personas se informen acerca de las aplicaciones de los metales y minerales en la vida diaria, pues son de suma importancia tanto a nivel industrial como biológico, es por esto que la investigación acerca de las propiedades que estos presentan debe continuar para seguir desarrollando más productos que generen impactos positivos en la vida cotidiana.

Grandes proyectos de minería en todo el Perú son beneficiosos para la activación económica del país. Sin embargo, algunos de estos proyectos, como el caso que profundizaremos, originan un impacto negativo en el medio ambiente y a nivel social. El caso del proyecto minero Tía María, “es un proyecto minero de explotación y procesamiento de mineral oxidado de cobre, ubicado en el distrito de Cocachacra, provincia de Islay, región de Arequipa” (Servindi, 2010). “Este caso originó, en abril pasado, una contundente respuesta social de los productores agrarios de Cocachacra y sus familias, los mismos que se veían afectados directamente en su principal actividad económica, al ser marginados y excluidos del uso del agua subterránea necesaria para sus cultivos y que la minera pensaba usar en un principio” (Servindi, 2010). Por ello, para que un proyecto minero, como el caso que describimos anteriormente, sea beneficioso a nivel económico y no origine problemas, “se debe mitigar el impacto ambiental de las operaciones son una parte integral de todo planeamiento minero y del desarrollo de la mina desde la fase de descubrimiento hasta el cierre” (Gerens Escuela de Posgrado, 2016). Así, se debe tener en cuenta estas principales actividades de mitigación: La recuperación, que es la regeneración y revegetación del área afectada; tratamiento del suelo, que consiste en colocar el suelo en depósitos especialmente diseñados para su tratamiento; tratamiento del agua, como la  adición de un material neutralizante (como la cal) para reducir la acidez; prevención del drenaje ácido de roca, que debe ser abordada durante las actividades de explosión; y el control de emisiones de la fundición. (Gerens Escuela de Posgrado, 2016)

4. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• BLOG DE QUÍMICA 2

2019     “Metales y minerales”. [Portal web]. Trabajos realizados en el H-271 del semestre 2019-2. Consulta: 26 de junio del 2020

http://blog.pucp.edu.pe/blog/qm2-202-131/category/2019-2/

• JBLOG DE QUÍMICA 2

2019     “Metales y minerales”. [Portal web]. Trabajos realizados en Q2, H-279, semestre 2019-1. Consulta: 26 de junio del 2020

http://blog.pucp.edu.pe/blog/qm2-202-131/category/2019-1/

• CHANG, Raymond A.

2016    “Química 12ED”. [Libro electrónico]. Madrid, España: McGraw-Hill. Consulta: 27 de junio del 2020

http://www.ingebook.com.ezproxybib.pucp.edu.pe:2048/ib/NPcd/IB_BooksVis?cod_primaria=1000193&codigo_libro=

• TARBUCK, y LUTGENS, Frederick

2005   “Ciencias de la tierra 8ED”. [Libro electrónico]. Madrid, España: Pearson. Consulta: 27 de junio del 2020

http://www.ingebook.com.ezproxybib.pucp.edu.pe:2048/ib/NPcd/IB_BooksVis?cod_primaria=1000193&codigo_libro=

• BROWN, Theodore L., LEMAY, Eugene y BURSTEN, Bruce E.

2004     “Química. La ciencia central”. México: Pearson Educación. Consulta 27 de junio del 2020

• MINERÍA URBANA

2014     “Economía Circular y Minería Urbana”. [Página web]. Consulta: 29 de junio del 2020

https://mineriaurbana.org/2014/03/03/refinacion-de-metales/comment-page-1/

• MINING WORKS

2017     “La metalurgia y el refinamiento de los metales”. [Página web]. Consulta: 29 de junio del 2020

http://miningworks.gt/beneficios/la-metalurgia-y-el-refinamiento-de-los-metales/

• FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS

2014     “Ley del mineral y valor económico”. [Página web]. Perú: Universidad Nacional del Centro del Perú. Consulta: 02 de julio del 2020

https://es.slideshare.net/Jesucitohq954018530/tema-09-mgley-mineralvalor-econmico

• QUÍMICA 10° Y 11°

2016     “Composición porcentual”. [Página web]. Consulta: 02 de julio del 2020

https://ciencias-quimica-y-biologia.webnode.es/news/porcentual/

• MINISTERIO PARA LA TRANSICIÓN ECOLÓGICA Y EL RETO DEMOGRÁFICO (S.F.)

–          “¿Qué materiales y componentes tienen los RAEE?”. [Portal web]. Consulta: 05 de julio del 2020

https://www.miteco.gob.es/es/calidad-y-evaluacion-ambiental/temas/prevencion-y-gestion-residuos/flujos/aparatos-electr/electricos-y-electronicos-materiales-y-componentes.aspx

11)SERVICIOS EN COMUNICACIÓN INTERCULTURAL

2010     “Tía María: Minería y conflicto por el agua”. [Portal web]. Consulta: 05 de julio del 2020

https://www.servindi.org/actualidad/32488#:~:text=T%C3%ADa%20Mar%C3%ADa%2C%20proyecto%20minero%20a,promueve%2C%20sino%20que%20apoya%20y

12)GERENS ESCUELA DE POSGRADO

     2016     “Maestría en Gestión Minera: ¿Se puede mitigar el impacto ambiental de la minería?”. [Página web]. Consulta: 05 de julio del 2020

https://gerens.pe/blog/maestria-gestion-minera-mitigar-impacto-ambiental-mineria/