Autores:

• Mallqui Alvarez, Adriana Nayly
• Anaya Huayhua, Guissel Deyanira
• Fernández Vega, Betsabe Aracely
• Mercado Dionicio, Daniel Enrique

MINERAL

A lo largo de nuestra vida hemos estado rodeados por minerales, desde el lápiz que utilizamos o nuestro celular, ya que está elaborado de un mineral. Casi todo lo que vemos está hecho o contiene un mineral.

Un mineral es una sustancia natural de composición química que posee una estructura cristalina que está definida, que generalmente se suele presentar de forma geométrica; además, normalmente es sólido y de origen inorgánico. Son sustancias que se forman de manera natural sin presencia del ser humano y se encuentran de diferentes formas en la naturaleza, ya que puede ser compuesto de un solo elemento o una combinación de varios elementos.

Los minerales se presentan con diferentes fórmulas químicas, pero también la mayoría de estos no tienen una composición definida, puesto que a veces son sustituidos por otros elementos.

Propiedades de los minerales:

• Color: Al ver un mineral lo primero que podemos percibir es su color característico que posee cada uno, aunque muchos de los minerales como el cuarzo, berilo, fluorita, calcita o aragonito, poseen distintos colores. Esto se debe a que los minerales sufren alteraciones, por eso varían sus colores.
• Brillo: El reflejo de la luz en un mineral se le conoce como brillo y pueden ser de dos tipos, metálico y no metálico, donde el brillo metálico se suele presentar en minerales opacos, y los minerales que tienen brillo no metálico son de colores claros y transmiten la luz.
• Raya: Se refiere al color pulverizado del metal, este color ofrece un mayor valor determinativo que cuando el mineral se encuentra en conjunto, esto debido a que se presenta menos impurezas.
• Dureza: Es la resistencia que tiene un mineral al ser rayado. Tener en cuenta que un mineral presenta diferentes tipos de dureza, esto se debe a que varía dependiendo la dirección en la cual se raye.

 Ley de un mineral.

Antes de saber el significado de la ley de un mineral se debe de saber que una mena es un mineral del cual se puede extraer un elemento que por lo general suelen ser metales.

La ley mineral se explica como la medida de las leyes correspondientes a las menas de los distintos yacimientos, se usa para saber la concentración de un mineral puro presente en las rocas y en los materiales mineralizados de un yacimiento. Se miden de acuerdo a la proporción de densidad que posee un determinado elemento en proporción con las densidades de los otros elementos presentes en la especie.

Composición porcentual

Es la relación que nos indica en qué porcentaje de peso se encuentra presente un elemento en un mineral y así saber qué cantidad de elementos se extrae.  Se calcula de la siguiente manera, se divide la masa de cada elemento que sería el metal, entre la masa molecular del compuesto que sería el mineral, todo esto multiplicado por cien por ciento.

Se puede plantear mejor en la siguiente imagen:

Pureza

Se puede explicar como la cantidad de un elemento que está presente en un mineral, si bien no se puede llegar a un grado de pureza del 100%, si se puede optimizar. Por ejemplo, si se tiene una muestra de mineral que tiene un metal en su composición que se necesita extraer, pero no se encuentra de forma pura, ya que también hay presencia de impurezas (otros metales), entonces la pureza presente en esa muestra de mineral solo sería la cantidad de metal que se requiere.

¿QUÉ SON LOS METALES?

Los metales son sustancias que se encuentran de manera natural en los minerales. Estos se caracterizan principalmente por ser buenos conductores de electricidad y calor. Además, suelen ser sólidos a temperatura ambiente, a excepción del mercurio, y tienen un aspecto brillante, pues reflejan la luz (ICMM, 2023).

Tienen importancia histórica, pues desde los inicios del hombre se han aprovechado sus virtudes físicas para la elaboración de herramientas y esculturas importantes. Las propiedades físicas que presentan son las siguientes: tenacidad, capacidad de recibir fuerzas repentinas sin romperse; ductilidad, capacidad de moldearse en alambres e hilos; maleabilidad, capacidad de moldearse en láminas o planchas delgadas; resistencia mecánica, capacidad de soportar fuerzas de tracción, torsión, flexión y compresión sin deformar su estructura física (Ondarse, 2021).

Los elementos metálicos se agrupan en la tabla periódica dependiendo de las características y propiedades químicas que compartan entre sí. En tal sentido, los tipos de metales son los siguientes:

• Metales alcalinos (grupo 1A):

Son metales blandos, brillantes y radiactivos que no se encuentran de manera libre en la naturaleza, por lo que es más eficaz obtenerlos por la electrólisis de sus sales fundidas. También tienen bajas densidades, puntos de fusión y ebullición. Estos elementos son los siguientes:  Litio (Li), sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb), cesio (Cs), francio (Fr) (https://metrar.com.ar/blog/que-son-los-metales-alcalinos/).

• Metales alcalinotérreos (grupo 2A):

Son más duros y menos reactivos que los alcalinos, pero igualmente se obtienen por la electrólisis de su cloruro fundido; además, son brillantes y tienen baja densidad y color. En relación a su abundancia, el calcio y el magnesio son los más abundantes en la corteza terrestre, sobre todo como carbonatos y sulfatos. El berilio, el estroncio y el bario no son tan abundantes. Los elementos son los siguientes: Berilio (Be), magnesio (Mg), calcio (Ca), estroncio (Sr), bario (Ba) y radio (Ra) (Whitten et al, 2015).

• Metales de transición:

Se encuentran en la parte central de la tabla periódica. Una característica particular de estos elementos es que tienen incompletas la serie de orbitales d. Esto les permite formar compuestos paramagnéticos y la tendencia de formar iones complejos. Dentro de las propiedades químicas que presentan se encuentran que poseen mayores puntos de fusión, de ebullición,  la mayoría son más duros y quebradizos y sus compuestos son catalizadores. Los elementos son los siguientes: escandio (Sc), titanio (Ti), vanadio (V), cromo (Cr), manganeso (Mn), hierro (Fe), cobalto (Co), niquel (Ni), cobre (Cu), zinc (Zn), itrio (Y), circonio (Zr), niobio (Nb), molibdeno (Mo), tecnecio (Tc), rutenio (Ru), rodio (Rh), paladio (Pd), plata (Ag), cadmio (Cd), lutecio (Lu), hafnio (Hf), tántalo (Ta), wolframio (W), renio (Re), osmio (Os), iridio (Ir), platino (Pd), oro (Au), mercurio (Hg), lawrencio (Lr), rutherfordio (Rf), dubnio (Db), seaborgio (Sg), bohrio (Bh), hasio (Hs), meitnerio (Mt), darmstadio (Ds), roentgenio (Rg), copernicio (Cn) (Whitten et al, 2015).

• Lantánidos:

Son conocidos comúnmente como tierras raras y su principal característica es que contienen a los orbitales f de la capa 4. Tienen propiedades magnéticas, eléctricas y de fluorescencia o luminiscencia; por lo que, son usados en motores eléctricos, equipos de imagen de resonancia magnética (MRI) en la medicina y en muchos otros dispositivos electrónicos. Los elementos son los siguientes: Lantano (La), cerio (Ce), praseodimio (Pr), neodimio (Nd), prometio (Pm), samario (Sm), europio (Eu), gadolinio (Gd), terbio (Tb), disprosio (Dy), holmio (Ho), erbio (Er), tulio (Tm), Iterbio (Yb), lutecio (Lu) (Vega, 2020).

• Actínidos:

Poseen propiedades parecidas a los lantánidos, pero presentan números atómicos altos. Es por ello que, gracias a su radioactividad, la mayoría de sus aplicaciones está dirigida a la producción de energía en reactores y armas nucleares. Los elementos son los siguientes: Actinio (Ac), torio (Th), protactinio (Pa), uranio (U), neptunio (Np), plutonio (Pu), americio (Am), curio (Cm), berkelio (Bk), californio (Cf), einstenio (Es), fermio (Fm), mendelevio (Md), nobelio (No), lawrencio (Lr).

• Transactínidos (VII periodo):

Son llamados elementos superpesados, ya que presentan números atómicos mayores a 104. Estos metales no se encuentran en la naturaleza, pues fueron creados por el hombre tras la fusión de dos átomos más ligeros. Por ello, sus nombres derivan de la información relevante para su descubrimiento, como el nombre de los físicos y químicos.  Estos elementos son los siguientes: Rutherfordio (Rf), dubnio (Db), seaborgio (Sg), bohrio (Bh), hassio (Hs), meitnerio (Mt), darmstadio (Ds), roentgenio (Rg), copernicio (Cn), nihonio (Nh), flerovio (Fl), moscovio (Mc), livermorio (Lv), teneso (Ts).

¿QUÉ ES EL REFINAMIENTO?

Como se ha descrito anteriormente, los metales provienen de los minerales, por lo que no se presentan en la naturaleza en una pureza total. Dado que, cuando el mineral es extraído de la mina y este contiene una gran cantidad de sustancias estériles llamadas ganga, es necesario realizar una serie de procesos de purificación o eliminación de impurezas. En tal sentido, el refinamiento es un conjunto de reacciones y procedimientos físico-químicos que se utilizan para separar los componentes valiosos de las materias inservibles. (McCann, 2012)

TIPOS DE REFINAMIENTO:

Pirometalurgia:

Es la rama de la metalurgia que presenta procesos que se llevan a cabo a niveles altos de temperatura donde los metales que se encuentran en estado sólido llegan a fundirse. Este método permite procesar grandes cantidades de mineral en corto tiempo, pues resulta ser un proceso muy rápido: además resulta conveniente, pues es el tratamiento más indicado para procesar materias primas más complejas y heterogéneas. Sin embargo, suele ser bastante contaminante, ya que requiere mucha energía y produce grandes cantidades de residuos gaseosos de CO₂ y sulfuros.

Video: PIROMETALURGIA

Los principales procedimientos que se realizan para extraer los metales son las siguientes:

• Calcinación: Consiste en aumentar la temperatura de un mineral con el fin de descomponerlo en sus óxidos formadores.
• Tostación: Proceso mediante el cual se someten a los sulfuros metálicos a temperaturas altas en presencia del oxígeno con el fin de transformarlos para que sean solubles en agua.
• Fusión: Proceso de concentración en el que se obtiene un producto ligero de impurezas llamadas escoria o mata y el metal útil. Es la operación que más se utiliza para extraer hierro y cobre.
• Electrólisis de las sales fundidas: Proceso que tiene como objetivo obtener metales a partir de sus compuestos disueltos por los que pasa una corriente eléctrica. Este proceso es muy usado en la extracción de metales como el aluminio, magnesio, sodio, potasio, etc.

Electrometalúrgia:

Es la rama de la metalurgia que realiza procesos de producción y tratamiento de metales mediante el uso de corrientes eléctricas. La electricidad es convertida en el calor necesario para descomponer y realizar diversas operaciones de extracción.

Video: ELECTROMETALÚRGIA

Los principales procedimientos son:

• Electroobtención de metales: consiste en extraer metales a partir de soluciones acuosas de sus compuestos.

video: ELECTROOBTENCIÓN

• Electrorefinación de metales: Consiste en obtener metales de alta pureza a partir de otros metales impuros. Es empleado para purificar metales, como por ejemplo el cobre y níquel.

Video: ELECTROREFINACIÓN

• Galvanoplastia: Consiste en el recubrimiento de objetos metálicos con una capa de otro tipo de metal. Este proceso se da para proteger ralladuras y golpes, proteger contra la corrosión y mejorar la conductividad eléctrica.

Video : GALVANOPLASTIA

• Electroconformado: Consiste en la fabricación de piezas metálicas a partir de la deposición de un metal en un molde o sustrato. Este proceso se utiliza principalmente en la joyería, industria automotriz, electrónica, etc. pues resulta provechoso para fabricar piezas pequeñas.

Video: ELECTROCONFORMADO

IMPACTO AMBIENTAL

Todo proyecto minero debe realizar un estudio ambiental y formar parte del desarrollo sostenible, pero cuando estas condiciones dejan de ser primordiales ocurre una serie de impactos que afectan tanto al medio ambiente como a la actividad del hombre. En tal sentido, los impactos ambientales que surgen tras operaciones de extracción y procesamiento de minerales están relacionados con la contaminación del aire, suelos, agua y acuíferos subterráneos. Además, produce alteraciones en el microclima, afecta la flora y la fauna local y regional, pues en todo el proceso de extracción se generan grandes cantidades de residuos tóxicos. (Comité Nacional de Salud Infantil y Ambiente. Sociedad Argentina de pediatría, 2020).

Un caso concreto de los aspectos negativos o consecuencias que trae la minería mal ejecutada en el Perú se percibe en Cajamarca. Al ser esta una región tradicionalmente minera, con el transcurso de los años ha sido evidente el deterioro ambiental en el territorio y sus alrededores. Por ejemplo, algunos de los impactos por la actividad de la minera Yanacocha entre los años 2000 y 2004 fueron el derrame de aproximadamente 7.000 galones de petróleo en las cercanías del Río Jequetepeque y la muerte masiva de peces (más de cientos de miles) de los ríos, en ocasiones en áreas de más de 180 km, en La Paccha, Cuenca del Río Llaucano, Puruay, Porcon, etc. (Blanca, s.f.).

Ventajas y desventajas en relación a la explotación de la mina de litio descubierta en el Perú

Ventajas:

• La adopción del litio como fuente de energía renovable podría trazar una línea de progreso sostenible y generar la disminución del uso de hidrocarburos o energías fósiles, como el petróleo, el cual es uno de los principales elementos contaminantes ambientales.
• Según la cadena periodística alemana Deutsche Welle, además de su potencial como depósito de carbonato de litio, este yacimiento también puede contener alrededor de 124 millones de libras de uranio.
• La exportación de este material a partir del yacimiento Falchani tiene una estimación monetaria de 500 millones de dólares al año (Deutsche Welle, 2018).
• Según la Sociedad Nacional de Minería, Petróleo y Energía, a nivel nacional, el incremento de la exportación y explotación de minerales significa una expansión de 2.1% del PBI, lo cual se explica por los efectos directos e indirectos que genera la actividad en el país. En este caso específico,
• Del total de la inversión extranjera directa en el Perú, el 25% está puesta en el sector minero, según señala Beatriz de la Vega, socia y asesora de gestiones de KPMG. Teniendo en cuenta lo mencionado, el desarrollo económico del pueblo de Corani-Puno, lugar del yacimiento minero, se vería beneficiado de una manera exponencial al explotar y exportar este mineral, logrando reactivar su economía local.

Desventajas

• Principalmente, la explotación de algún mineral por parte del sector minero significa una posible contaminación en la biosfera, ya sea afectando a los recursos de naturaleza hídrica como ríos, lagunas, o de medio ambiente en general, como aire, terrenos de cultivo, etc. Si bien el uso del litio como energía renovable es una gran alternativa sostenible, su explotación generaría daños ambientales considerables, los cuales, sin un plan de acción y mitigación adecuado, podrían ser permanentes.
• En el caso de contaminación hídrica, el agua es empleada intensivamente en el proceso productivo y extractivo, donde además es combinada con reactivos químicos (cianuro, arsénico, reactivos espumantes y depresores, etc.) para separar el metal de la roca y obtener el mineral. El resultado de este proceso resulta en la generación de relaves mineros, los cuales, debido a un inadecuado tratamiento, alcanzan a los ríos, lagos y lagunas ubicadas en las zonas aledañas a las operaciones mineras (Herrera y Millones, 2012).
• En cuanto a la contaminación atmosférica, esta se puede evidenciar en la liberación de partículas de polvo microscópicas producidas en la explotación minera, las cuales en gran cantidad pueden significar un factor de riesgo para la salud de los pobladores de la región.
• Teniendo en cuenta que la degradación del medio ambiente ocasionada por un mal plan de mitigación se haría más presente en la región, los sectores agrícolas y ganaderos se verían seriamente afectados, ya que, por ejemplo, los ganados o terrenos de cultivo podrían entrar en contacto con los relaves mineros, generando así un daño en su ecosistema.
• Si bien la producción y explotación de litio beneficiaría al sector económico de manera relevante, el turismo en la región de Puno se podría ver afectado por la contaminación ocasionada por esta actividad. Considerando que la región de Puno cuenta con atractivos turísticos que se valen de su naturaleza ambiental (islas flotantes como Amantaní y Taquile, o el lago Titicaca en su conjunto), el daño en sus áreas naturales significa una importante reducción en su entrada de visitantes, lo cual también afectaría sectores a como el comercio, transporte y alojamiento y restaurantes a nivel local.

En concordancia con lo anteriormente expuesto, consideramos que la explotación del yacimiento de Falchani debería de llevarse a cabo. Ante la problemática de los combustibles fósiles, el uso del litio, especialmente en la producción de baterías de iones de litio, ha demostrado ser crucial para un almacenamiento eficiente de energía renovable. Esto contribuye a reducir la dependencia de los recursos energéticos fósiles, disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero y fomentar la transición hacia un sistema de energía sostenible (Kazimierski, 2018).

Además del impacto positivo que esto tendría en la transición hacia un sistema energético más respetuoso con el medio ambiente, la explotación del yacimiento de Falchani también tendría implicaciones económicas significativas en la región de Puno. A medida que la demanda de baterías de litio siga creciendo, se crearían nuevas oportunidades de empleo en la región. Estas oportunidades no se limitan únicamente a la extracción del mineral, sino también a la fabricación y desarrollo de tecnologías y recursos relacionados. Esto impulsaría el desarrollo económico de la región y del país en su conjunto.

Dicho esto, y si bien es importante reconocer los beneficios de la explotación de este yacimiento de litio, también es crucial abordar sus desafíos asociados. Esto implicaría adoptar prácticas de extracción responsables que minimicen los impactos ambientales, como la contaminación del agua y del suelo. Asimismo, se tendría que garantizar el cumplimiento de estándares laborales y salvaguardar los derechos de las comunidades locales. Sin embargo, si  todo esto conlleva a un desarrollo económico, el esfuerzo será justificado.

Bibliografía:

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