Autores

• Engelhard Levy, Maurice
• Garay Araujo, Eunice Priscila Bonett
• Pacheco Burga, Jhoan Harry
• Yrigoyen Ramirez, Manuel Renatto

Introducción

Los metales y minerales juegan un rol fundamental para el desarrollo de múltiples industrias, por ejemplo, en el transporte, en el campo agrícola, en el sector construcción, en maquinaria, telecomunicaciones y tecnología; siendo este último uno de los sectores con un mayor panorama de crecimiento. De esta manera, la globalización se ve impulsada cada vez más, gracias a las innovaciones tecnológicas, como por ejemplo, la producción de celulares.

En base a esto, es importante recalcar que la principal actividad económica del Perú es la minería, por lo que este país es un gran exportador de metales y minerales que se usan con diferentes objetivos. Como se mencionó, los metales son fundamentales en la producción de celulares, por lo que en este blog se comentará la importancia de los metales provenientes del Perú y su relevancia en la industria celular.

¿Qué es un mineral?

 Antes de definir lo que es un mineral, empezaremos comentando que “No hay parte de la tierra firme que no esté compuesta por minerales, desde las playas de arena en la orilla del mar, hasta las cumbres más altas de las montañas.” En efecto, los minerales figuran en gran parte de la corteza terrestre, no solo en las grietas de las rocas, sino también están presentes en la precipitación del agua de vertientes o de lagunas, por ejemplo, la sal común (Beder, 1930). En base a ello, definimos a un mineral como “una especie química de origen natural, con una estructura cristalina determinada y una composición química definida, aunque no fija, pero que varía dentro de límites bien definidos” (Cambrubí y Canet, 2006). Pero, ¿cómo se originan?  Su formación se debe al fenómeno de enfriamiento del material de roca fundida, esto es, la solidificación del magma. Al enfriarse, los minerales se cristalizan y crecen. De este modo, se determina la composición mineral de múltiples rocas ígneas, por ejemplo, el basalto (Monroe et al.,  2008).

Ley de un mineral

 Se refiere al contenido metálico por unidad de peso o volumen que contiene una unidad de roca mineralizada o explotada. Las unidades de la ley de un mineral son variables. Por ejemplo, si el contenido metálico es relativamente bajo, se expresa en g/t (gramos de metal por cada 1000 kilogramos de roca). Por otro lado,   si presenta contenidos mayores como en el caso de las mineralizaciones vetiformes, se expresa en función a la relación porcentual entre el peso del metal y el peso de la roca.

Composición Porcentual

Corresponde al porcentaje en masa con que contribuye cada elemento a una sustancia en particular. En este caso, determina la cantidad porcentual del metal contenido en el mineral a trabajar.

El cálculo de la composición porcentual depende de la masa molar del compuesto; y de la masa molar y número de moles del metal que se está analizando.

Grado de pureza

Se refiere al porcentaje o grado de pureza en que se encuentra presente un mineral en la roca de un yacimiento.

Perú, país minero

El Perú es un país megadiverso. Esto no solo se debe a su flora y fauna, sino también por su riqueza geológica. La producción minera es imprescindible para la economía peruana, ya que nuestro potencial geológico nos ha convertido en un destino atractivo para la inversión minera global y, además, nos ha posicionado en los primeros lugares del ranking mundial de producción y reservas mineras. Entre los principales metales que produce nuestro país tenemos preciosos (oro y plata) y básicos (zinc, cobre y plomo).

• Cobre (Cu)

Perú es el segundo mayor productor de cobre a nivel global. La producción nacional surge especialmente de la parte sur y centro del país, principalmente de las minas de: Toquepala (Tacna), Cuajone (Moquegua), Cerro Verde (Arequipa), Tintaya y Antapaccay (Cusco) y Antamina (Áncash); sin embargo, se tienen mega proyectos a futuro en lugares como La Granja y Galeno (Cajamarca), Las Bambas (Apurímac), entre otros. (Acosta et al, 2015).

Este metal de color rojizo con capacidad de transportar electricidad y calor es extraído comúnmente en minerales, como la malaquita, la bornita y la azurita;  en sulfuros, como la calcosina, la calcopirita, la covelina; o en óxidos como la cuprita. (Barbalace. s.f.). Existen dos tipos de extracción que se basan en el derrumbe mediante explosivos: subterránea y a rajo abierto. Por un lado, la extracción subterránea se usa cuando el material cúprico se encuentra en una zona demasiado profunda; por ello, se excavan túneles para acceder al mineral. Por otro lado, la extracción a rajo abierto se realiza a cielo abierto ya que la materia prima se encuentra en la superficie. (Corporación Nacional del Cobre de Chile. 2018).

La refinación forma parte del proceso del cobre (Cu), según la Comisión Chilena del Cobre (2015) “La refinación comienza con un proceso de oxidación, la cual elimina azufre, hierro y otras impurezas metálicas por medio de la reacción del oxígeno y posterior gasificación del azufre (SO₂) o escorificación en el caso de otras impurezas metálicas” (p. 3). Asimismo, dentro del proceso de la refinación se usan diversos productos e insumos químicos.

En lo que concerniente a los usos del cobre, “el cobre es usado para la creación de alambres, cables para cableado eléctrico, plomería, calefacción, distribución eléctrica, fibra óptica, válvulas industriales, implementos clínicos, electrodomésticos (línea blanca), acuñación de monedas, tratamientos para suelos y nutrientes” (Comisión Chilena del Cobre, 2015).

• Zinc (Zn)

Actualmente, nuestro país es el segundo mayor productor de zinc a nivel mundial. Las minas con mayor producción de este metal se ubican en la sierra central y los Andes centrales. Entre las minas tenemos en primer lugar a Áncash y Junín, con el 46% de la producción nacional; seguido de Cerro de Pasco, con un 20% de aporte a la producción; Ica, con un 14%, y Lima, Huánuco y Ayacucho, los cuales suman el 17%. (Sociedad Nacional de Minería, Petróleo y Energía. s.f.).

Este metal blanco azulado con la propiedad de ser un agente anticorrosivo se extrae de minerales como la esfalerita, la calamina, la franklinita, la smithsonita, la willemita y la zincita. (Barbalace. s.f.). Para extraerlo, se debe convertir la materia en óxido de zinc. Posteriormente a ello, se deben realizar dos métodos posibles: secos y húmedos. En el proceso en seco, se mezcla y funde el óxido con carbón molido, reduciendo así el óxido a zinc metálico. En cambio, para el proceso húmedo, se disuelve el óxido de zinc crudo en ácido sulfúrico diluido. (Instituto de tierras raras y metales estratégicos. s.f.).

Para el procesamiento de este metal se envía la materia prima a una planta procesadora de concentrados para la refinación del zinc. El refinado consta de la tostación, lixiviación y electrólisis. Para el primer proceso, el sulfuro de zinc es colocado en un horno y se transforma en óxido y dióxido de azufre en forma gaseosa. Luego, en la lixiviación, se disuelve el tostado en ácido sulfúrico. En esta parte de la refinación, el producto de la reacción es principalmente el sulfato de zinc impuro. Finalmente, la concentración es tratada en el proceso de la electrólisis, donde se obtienen los cátodos de zinc refinado. (Gershy-Damet et al, 2019).

• Plomo (Pb)

El Perú es el tercer productor de este mineral a nivel global. Las principales empresas mineras de plomo son Volcan, Buenaventura, Raura, Nexa El Porvenir y El Brocal. Los yacimientos de plomo se encuentran en la costa y sierra central del Perú, siendo así Pasco, Junín, Lima y Áncash las regiones con mayor producción de este metal. (Acosta, J. (2015).

Este metal gris azulado usado comúnmente para la fabricación de batería de autos es encontrado con mayor frecuencia en minerales llamados galena. También se encuentra en minerales de piromorfita, boulangerita y cerusita. (Barbalace. s.f.). Para la extracción, se somete el material plúmbico a una operación de flotación diferencial. El concentrado se lleva luego a la fundición y tostación aglomerante. Finalmente, el plomo es moldeado y refinado. En este  último proceso se realiza la separación de otros elementos como zinc o cobre. (Sociedad Nacional de Minería, Petróleo y Energía. s.f.).

Para poder obtener el plomo (Pb) se puede utilizar el método tradicional el cual consiste “en insertar los concentrados de sulfuro se tuestan con el fin de lograr una alta desulfuración con una alta concentración, luego pasa a un horno de cuba donde pasa por un proceso de fusión” (Pérez, 2010).

Una de las aplicaciones del plomo está presente en “las baterías para automóviles, protección contra radiadores, vidrios, protección contra la humedad y las soldaduras” (Gutiérrez, s.f).

• Oro (Au)

Entre las empresas mineras productoras de oro más importantes del Perú tenemos a Yanacocha, con el 40% de la producción nacional; y Barrick Misquichilca, con el 17%. Los principales yacimientos auríferos se encuentran en Cajamarca, Madre de Dios, La Libertad, Arequipa y Moquegua. Dirección General de Minería. 2012).

Este metal de transición de color amarillo brillante se encuentra en vetas de cuarzo en rocas extrusivas, con mineral de cobre y metales nativos. (Barbalace. s.f.). Para la extracción de este mineral se usa el cianuro. En este proceso, se derrama una solución de cianuro de sodio alrededor de las piedras que contienen oro. Esto ocasionará que se formen precipitados de oro y barras de oro. Esta técnica es la más sencilla para la obtención; sin embargo, ha sido prohibida por diversos países debido a la toxicidad del cianuro y el peligro inminente que presenta frente a la naturaleza. (Ministerio de Energía y Minas. s.f.).

“El proceso de refinado del oro se basa en el refinamiento químico y el proceso electroquímico. Asimismo, se puede utilizar de tres sustancias, utilizando el ácido nítrico, ácido sulfúrico y agua regia, los cuales son necesarios para disociar al hierro del oro. Este proceso se vuelve a repetir hasta obtener la mejor calidad oro posible” (Lázaro y Abarca, 2015).

En la actualidad el oro tiene diversas aplicaciones, de las que destaca su uso en la joyería y los múltiples accesorios que pueden ser creados. Asimismo, “el oro tiene relevancia en la electrónica, utilizado como conductor para pequeñas corrientes. El oro también presenta aplicaciones en la medicina, por ejemplo, en la química biológica y la crisoterapia para la artritis reumatoide” (Serna, Pérez, Vellojin y Grisales, 2017).

• Plata (Ag)

Perú es el segundo mayor productor en el mundo. Los principales yacimientos de plata se encuentran en Junín, Áncash, Lima y Pasco, los cuales suman el 64% de la producción nacional. Entre las empresas mineras más destacadas del Perú tenemos a Buenaventura, Antamina, Ares y Volcan (incluye Chungar). (Sociedad Nacional de Minería, Petróleo y Energía. s.f.).

Este metal plateado muy suave y maleable se encuentra en minerales llamados argentita, plata rubí clara y oscura, y plata quebradiza. (Barbalace. s.f.).  A menudo se puede obtener como residuo del refinado de otros metales. Comúnmente, los procesos usados son lixiviación química o fundición. (Ministerio de Energía y Minas. s.f.).

El proceso de refinación de la plata es muy similar al del oro, con lo que el uso de los ácidos es indispensable para poder obtener plata con la mayor pureza posible. No obstante, en la plata es más común las impurezas las cuales deben ser extraídas. Luego se realizará la fundición con carbonato de sodio, sílice y bórax.

La plata presenta un uso frecuente en la metalurgia para crear accesorios (joyas, anillos, pulseras, entre otros). Asimismo, “por su conductividad puede ser utilizado en aplicaciones eléctricas” (Vega y Sámano, 2013).

Postura:

¿Cuál o cuáles de estos metales tu grupo considera importante trabajar como proyecto de desarrollo para su uso en la tecnología celular?

A partir de lo hablado anteriormente acerca de la extracción de metales en el Perú, ahora se va analizar cuáles de estos metales, en nuestra opinión, son más importantes en ámbito de la tecnología celular y por qué. Para empezar, es importante mencionar que todos los metales de los que se habló anteriormente se encuentran en los celulares ya sea en menor o en mayor medida.

Por un lado, tenemos el cobre, el conductor eléctrico por excelencia, debido a su bajo coste y a la gran capacidad de conducir la electricidad, este metal es el más utilizado en los circuitos de un celular (García, 2018). Por el mismo camino el oro se utiliza en pequeñas partes del circuito, debido a su elevado costo, también por su alta conductividad eléctrica, es de suma importancia en los circuitos impresos del celular (García, 2018). Por último, con la más alta conductividad eléctrica, la plata se utiliza para soldar partes del circuito que requieren una gran conductividad eléctrica (García, 2018).

Por otro lado, el hierro se utiliza en forma de aleaciones en los imanes que se encuentran en los micrófonos y altavoces de los celulares (Universidad de Valencia, 2016). El plomo tiene la función de soldar partes del circuito que no necesitan una gran conductividad eléctrica ya que tiene un costo mucho menor a la plata. Como último metal tenemos al zinc, que es usado en la producción de galio que forma parte de las aleaciones utilizadas en los altavoces y micrófonos (García, 2018).

Es por esto que a nuestro juicio, todos los metales mencionados son importantes para la construcción de un celular, sin embargo, hay algunos más importantes que otros. El hierro y el zinc son empleados en los altavoces, que son importantes, pero no fundamentales. Por otra parte, el oro, cobre y la plata son los metales más importantes ya que son utilizados en todo el circuito que es lo que hace funcionar al celular.

Bibliografía

Acosta, J. (2015). Tendencias de la dotación de plomo y zinc en el Perú. Instituto Geológico, Minero y Metalúrgico. https://portal.ingemmet.gob.pe/documents/73138/819180/Acosta%2C+J.+%282015%29.+Tendencias+de+la+Dotaci%C3%B3n+de+Plomo+y+Zinc.pdf/6d240cb4-6299-475c-ae50-ef79469875dd#:~:text=DEL%20PLOMO%20Y%20ZINC%20EN%20EL%20PER%C3%9A&text=El%20mayor%20productor%20de%20plomo,de%20plomo%20en%20el%20Per%C3%BA.

Acosta, J., Bustamante, A., Cardozo, M., Heo, C., & Kim, E. (2013). Copper in Peru: Present Status and Future Challenge. Instituto Geológico, Minero y Metalúrgico. https://repositorio.ingemmet.gob.pe/bitstream/20.500.12544/1820/1/Acosta-Copper_in_Peru_present_status_and_future_challenge.pdf.

Barbalace, K. (s.f.). Periodic Table of Elements: Element Copper – Cu. Environmental Chemistry. https://EnvironmentalChemistry.com/yogi/periodic/Cu.html.

Barbalace, K. (s.f.). Periodic Table of Elements: Element Gold – Au. Environmental Chemistry. https://EnvironmentalChemistry.com/yogi/periodic/Au.html.

Barbalace, K. (s.f.). Periodic Table of Elements: Element Iron – Fe. Environmental Chemistry. https://EnvironmentalChemistry.com/yogi/periodic/Fe.html.

Barbalace, K. (s.f.). Periodic Table of Elements: Element Lead – Pb. Environmental Chemistry. https://EnvironmentalChemistry.com/yogi/periodic/Pb.htm.

Barbalace, K. (s.f.). Periodic Table of Elements: Element Silver – Ag. Environmental Chemistry. https://EnvironmentalChemistry.com/yogi/periodic/Ag.html.

Barbalace, K. (s.f.). Periodic Table of Elements: Element Zinc – Zn. Environmental Chemistry. https://EnvironmentalChemistry.com/yogi/periodic/Zn.html.

Beder, R. (1930). Capítulo II: Lo que es un mineral y lo que es una roca. En Jacobo Peuser. Nociones de mineralogía. LDA http://www.bnm.me.gov.ar/giga1/libros/00052671/00052671.pdf

Brown, T.L. et al. (2009). Estequiometria: cálculos con fórmulas y ecuaciones químicas. Química: la ciencia central (pp. 88). Pearson Prentice Hall.

Camprubí, A. y Canet, C. (2013).  Los recursos minerales, Los minerales: Definición e importancia. Yacimientos Minerales: Los tesoros de la tierra. Fondo de Cultura Económica. https://books.google.com.pe/books?id=L0wSVq_KHT0C&pg=PT118&dq=Camprubi,+A.+y+Canet,+C.&hl=es&sa=X&ved=2ahUKEwi3oqSfn5TtAhWMGLkGHTgVApoQ6AEwAXoECAYQAg#v=onepage&q=Camprubi%2C%20A.%20y%20Canet%2C%20C.&f=false

Comisión Chilena del Cobre (2015). Tecnologías en funciones de cobre. https://www.cochilco.cl/Listado%20Temtico/Tecnologias_fundiciones_v1.pdf

Comisión Chilena del Cobre (2017). Tendencias de usos y demanda de productos de cobre. https://www.cochilco.cl/Mercado%20de%20Metales/Tendencias%20de%20usos%20y%20demanda%20de%20productos%20de%20cobre.pdf

Compound Interest (2014). Explorations of Everyday Chemical Compounds http://www.compoundchem.com/2014/02/19/the-chemical-elements-of-a-smartphone/

Corporación Nacional del Cobre de Chile. (2018). Extracción del cobre. https://EnvironmentalChemistry.com/yogi/periodic/Cu.html.

De la Guardia, O., Ustáriz, C. y García, M. (2011). Algunas aplicaciones clínicas del zinc y su acción sobre el sistema inmune. http://scielo.sld.cu/pdf/hih/v27n4/hie02411.pdf

Dirección General de Desarrollo Minero. (2013). Perfil de Mercado del Hierro-Acero. Secretaría de Economía. https://www.economia.gob.mx/files/comunidad_negocios/industria_comercio/informacionSectorial/minero/pm_hierro_acero_1013.pdf.

Dirección General de Minería. (2012). Potencial Aurífero del Perú. Ministerio de Energía y Minas. http://www.minem.gob.pe/minem/archivos/file/Mineria/PUBLICACIONES/MAPAS/2012/MAPAORO.pdf.

García, J. (2018). ¿De qué está hecho tu móvil? Estos son los materiales más comunes. https://andro4all.com/2018/09/de-que-estan-hechos-moviles

Gershy-Damet, K. y Saldarriaga, M. (2019). El zinc: situación actual en el Perú y Perspectivas, Volumen N°179 https://www.bcrp.gob.pe/docs/Publicaciones/Revista-Moneda/moneda-179/moneda-179-07.pdf

Gutiérrez, V. (s.f) Refinación de Plomo. https://docs.google.com/presentation/d/1DXJf2Bltlbv7yx72JnMZmOnfREYDl_6Y_mG7T3oQqaw/edit#slide=id.p1

Herrmann, C. y Zappetini, E.O. (2014). Recursos Minerales, Minería y Medio Ambiente. Serie Publicaciones No 173. https://repositorio.segemar.gov.ar/bitstream/handle/308849217/2864/Libro%20recursos%20minerales%2C%20miner%C3%ADa%20y%20medio%20ambiente%202014.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Instituto de tierras raras y metales estratégicos. (s.f.). Zinc, Zn, número atómico 30. https://es.institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/basismetalle/zink/.

Lázaro, L. Y Abarca, J. (2015). Optimización del proceso de refinación química para el precipitado electrolítico del oro proveniente de la elusión en planta de beneficio de Geza E.I.R.L. http://repositorio.unsa.edu.pe/bitstream/handle/UNSA/3215/IQabphjf.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Ministerio de Energía y Minas. (s.f.). Los principales metales que produce el Perú. http://www.minem.gob.pe/minem/archivos/file/Mineria/PUBLICACIONES/GUIAS/FOLLETOS/principalesmetales.pdf.

Monroe, J. et al. (2008). Minerales, los formadores de las rocas. Geología: Dinámica y evolución de la tierra. Paraninfo. https://books.google.com.pe/books?id=z54Pu6w_UwAC&printsec=frontcover&dq=Monroe,+J,+Pozo,+M+y+Wicander,&hl=es&sa=X&ved=2ahUKEwiUvfetnZTtAhUVGbkGHQjyBe0Q6AEwAHoECAUQAg#v=onepage&q=Monroe%2C%20J%2C%20Pozo%2C%20M%20y%20Wicander%2C&f=false

Pérez, C. (2010).  Purificación y concentración de plomo proveniente de licores de lixiviación de galena a elevada presión y temperatura por medio de resinas de intercambio. https://tesis.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/24657/PURIFICACI%C3%93N%20Y%20CONCENTRACI%C3%93N%20DE%20PLOMO%20PROVENIENTE%20DE%20LICORES%20DE%20LIXIVIACI%C3%93N%20DE%20GALENA%20A%20ELEVADA%20P.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Pérez, L. (2020). El mineral oro: Seminario de cristalografía y mineralogía. https://www.researchgate.net/publication/342449188_EL_MINERAL_DE_ORO#pf2d

Sociedad Nacional de Minería, Petróleo y Energía. (s.f.). El zinc en el Perú. https://www.snmpe.org.pe/mineria/publicaciones-del-sector-minero/los-minerales/243-el-zinc.html.

Sociedad Nacional de Minería, Petróleo y Energía. (s.f.). La Plata. https://www.snmpe.org.pe/mineria/publicaciones-del-sector-minero/los-minerales/240-la-plata.html.

Sociedad Nacional de Minería, Petróleo y Energía. (s.f.). Plomo. https://www.snmpe.org.pe/mineria/publicaciones-del-sector-minero/los-minerales/241-el-plomo.html.

Universidad de Valencia (2016). Los Elementos Químicos de los Smartphones https://www.uv.es/uvweb/master-quimica/es/master-universitario-quimica/elementos-quimicos-smartphones-1285949129052/GasetaRecerca.html?id=1285955476845

Vega, E. y Sámano, A. (2013). Usos y ocurrencia de los principales metales que se producen en sonora. https://biblat.unam.mx/hevila/EpistemusCienciatecnologiaysalud/2013/no14/13.pdf