Metales y minerales: Principios Mineros

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Autores

Gonzalo Jaime Zapata Campos

Gabriel Laines Arias

Valeria Estefanía Caro Escalante

Sofía Gabriela Ibargüen Díaz

la imagen fue creada por el grupo con el fin de ilustrar el tema de Principios Mineros. Los siguientes enlaces acortados corresponden a las fuentes de donde se extrajeron las imágenes recolectadas: https://n9.cl/ow0gk, https://n9.cl/v45mxo, https://n9.cl/wcoyj, https://n9.cl/vy6go, https://n9.cl/1lmw4, https://n9.cl/ym4rd.

Introducción

Los minerales extraídos se utilizan en una variedad de aplicaciones, desde la fabricación de productos electrónicos hasta la construcción y la fabricación de vehículos. Estos minerales pasan por procesos de refinación para purificarlos y eliminar impurezas antes de su uso en diversas industrias. La ubicación geográfica de estas actividades mineras varía según el metal y la región del Perú. De esta manera, la minería posee un papel económico muy importante en el país; sin embargo, se conoce la vulnerabilidad y los peligros o riesgos que se generan en este rubro como por ejemplo la minería ilegal, la explotación minera o la contaminación ambiental.

Por esta razón, es fundamental la existencia de una serie de medidas o principios que garanticen el manejo ético, sostenible y responsable de los recursos mineros obtenidos como del mismo proceso de obtención de estos. Asimismo, deben cumplir y satisfacer las necesidades laborales y sociales como ambientales para un desarrollo del rubro sostenible y moral en el tiempo.

Para ello se dan los “Principios mineros” ofrecido por el Consejo Internacional de Minería y Metales (ICMM) el cual ofrece una serie de “normas de rendimiento ético” para lograr dicha visión.

Principios Mineros

Dicha lectura está conformada por una serie de “expectativas de desempeño” que poseen diferentes enfoques primordiales para una operación empresarial ética y sostenible. Entre estas, se encuentran medidas que buscan desde facilitar el cumplimiento de leyes establecidas en el rubro minero, prevenir la corrupción hasta aplicar principios de desarrollo sostenible en decisiones determinantes. Asimismo, se observaron otras que promueven políticas responsables con proveedores y socios, abordando aspectos éticos, derechos humanos, igualdad de género y protección al medio ambiente. En el aspecto medioambiental, encontramos expectativas que buscan limitar residuos mediante la reutilización y el reciclaje, estimando su rentabilidad y riesgo. Por un lado, más social y cultural, también se ha tomado en cuenta la colaboración de las comunidades locales en proyectos mineros priorizando la transparencia y beneficios para ellos, respetando sus propios principios y necesidades.

Por otro lado, también se ha priorizado la búsqueda de estrategias preventivas basadas en fundamentos científicos y considerando las percepciones de los involucrados, para la problemática del nivel de peligrosidad y riesgo que posee el campo de la minería. Las expectativas incluyen la gestión de variables de peligro con transparencia, el manejo cuidadoso de riesgos, priorizando los derechos humanos, la seguridad de los trabajadores y todo ello, sin descuidar la protección de los ecosistemas. Además, se destaca la importancia de planes de acción para emergencias, con colaboración de partes externas solo si es necesario. El ICMM también destaca la necesidad de correlación con todas las partes, el mantenimiento del orden en proyectos grandes y la importancia de métodos concretos para garantizar la salud de los trabajadores. Las expectativas incluyen la adquisición de prácticas seguras para evitar riesgos de lesiones, accidentes y enfermedades que pueden ser respaldadas por un sistema internacionalmente reconocido. Y finalmente, también se destaca la necesidad de proporcionar la preparación adecuada y un monitoreo activo para los trabajadores en función de su labor y nivel de exposición. Esto, ya que la prioridad en las condiciones de trabajo refleja un compromiso con la responsabilidad y contribuye al desarrollo impecable.

Información Previa

Mineral: Un mineral es una sustancia inorgánica sólida con una composición química y estructura cristalina definida. Los minerales son la fuente de una amplia variedad de metales y elementos esenciales que se utilizan en diversas industrias.

Ley de un mineral: La ley de un mineral se refiere a la concentración de un metal o elemento específico en un mineral. Por ejemplo, la ley de oro en un mineral se refiere a la cantidad de oro presente en ese mineral en términos de porcentaje.

Composición porcentual: La composición porcentual se refiere a la proporción de cada elemento en una sustancia expresada como un porcentaje del peso total de la sustancia.

Pureza: La pureza se refiere a la cantidad de una sustancia que consiste en la sustancia deseada en comparación con impurezas o contaminantes. Cuanto mayor sea la pureza, menor será la presencia de impurezas.

Metales Extraídos en Perú

En cuanto a los metales extraídos en Perú, el país es conocido por su abundancia de minerales. Algunos de los metales más importantes extraídos en Perú incluyen:

  • Cobre

fuente: https://www.manualdaquimica.com/quimica-geral/cobre-cu.htm

~ Ubicación geográfica:

El Perú es considerado el segundo mayor productor de cobre del mundo, por ello, las reservas de cobre abundan con un estimado de 81 millones de toneladas del metal. Los principales yacimientos de los que se extrae el metal se encuentran en: Arequipa, Áncash, Cusco, Apurímac, Moquegua, Junín y Tacna (MINEM, 2023).

~ Proceso de extracción:

Para el caso del cobre, mediante el proceso hidrometalúrgico a partir de minerales oxidados, se considera lo siguiente:

  1. Lixiviación: Para este proceso se riega con disoluciones diluidas de ácido sulfúrico a un apilamiento de grandes cantidades de minerales, de manera que se forma una disolución de sulfato de cobre (CuSO4). Ello se realiza encima de superficies previamente impermeabilizadas y capaces de recoger el líquido resultante de la lixiviación que contiene tanto óxidos de cobre como sulfuros. Se alcanzan disoluciones de sulfato de cobre con concentraciones de hasta 9 g/L de cobre. Para más información, ver el siguiente video:

VIDEO 1

  1. Purificación: Considerando que las disoluciones obtenidas no contienen el suficiente cobre, dicho cobre se extrae con disolventes orgánicos para separarlo de impurezas. Se obtienen disoluciones de sulfato de cobre con concentraciones de hasta 45g/L de cobre.
  2. Electrólisis-Electrodeposición: En grandes plantas se electroliza a la disolución resultante cátodos de acero inoxidable y ánodos inertes de plomo-antimonio. Se consigue un cobre sólido de 99,99% de pureza (Portero, 2016).

Asimismo, hay dos tipos de extracción, los cuales se explican a continuación:

  1. Subterránea: Se realiza para recuperar el cobre sulfurado en capas más profundas de la tierra, al ser poco rentable retirar la tierra por capas, se opta por hacer labores subterráneas como túneles, galerías, etc. Entonces, este procedimiento se basa en el derrumbe con explosivos cuyos fragmentos tras la explosión caen en “embudos” especialmente construidos para ello.
  2. A superficie: Se opta por este procedimiento cuando la zona cuenta con las condiciones necesarias para que la extracción se haga desde la superficie. Por ello, se quita la capa estéril que recubre al macizo rocoso mineralizado, recuperando en este caso el cobre oxidado. Para esto, se realizan perforaciones a distancias regulares y colocan explosivos en ellas, estos mismos se detonan secuencialmente para que la roca se fragmente por etapas. (Codelco, 2018)

~ Proceso de refinación:

Se realiza mediante el proceso de electrorrefinación, el cual consiste en colocar alternadamente una plancha de cobre (ánodo) y una placa muy delgada de metal (cátodo) en celdas electrolíticas. De este modo, el cobre se corroe en los ánodos y deposita en los cátodos, proceso que puede durar entre 12 y 14 días donde al final se obtiene un 99,99% de pureza (Codelco, 2018)

~ Usos:

  1. Construcción: Forma parte del cableado de edificaciones, tuberías de agua y gas, sistemas térmicos, techumbres, terminaciones o como componente estructural. Se debe considerar que actualmente se pueden encontrar 200 kilos de cobre en una casa moderna.
  2. Telecomunicaciones y Electricidad: Este material es clave para la generación y distribución eléctrica debido a que es un excelente conductor, razón por la cual es la materia prima para la fabricación de cables telefónicos y desarrollo de nuevas tecnologías para aumentar la eficiencia en la transmisión de datos o conectividad de banda ancha.
  3. Fabricación de objetos generales: Monedas, utensilios de cocina, joyería, arte, muebles, instrumentos musicales, ropa, etc.
  4. Transporte: Para la construcción de automóviles, trenes, aviones, barcos o vehículos espaciales, principalmente en sus motores y sistemas eléctricos.
  5. Agricultura: A manera de compensación de la deficiencia de este elemento en suelos o cultivos (Codelco, s.f)
    • Zinc

fuente: https://images.app.goo.gl/t6TSzWvuS48gcJmq7

~ Ubicación geográfica:

Se encuentra en minas de Ancash y Pasco. La extracción implica flotación y procesos de fundición. El Perú es conocido como el segundo mayor productor de zinc a nivel mundial al aportar en un 12%, según datos de 2018. Para ese mismo año, se registró a las siguientes regiones como las de mayor producción de dicho elemento: Áncash (36%), Junín (19%), Pasco (16%), Lima (10%), Ica (9%), Huánuco (3%), Arequipa (3%) y otros (4%), siendo el total extraído de 1 474 674 TM. Para ello, cabe establecer que las siguientes cuatro empresas fueron encargadas del 62% de la producción dicho año: Antamina, Volcan, Nexa y Nexa El Porvenir (SNMPE, s.f).

~ Proceso de extracción:

Este proceso se lleva a cabo mediante hidrometalurgia, es decir, un proceso electrolítico de extracción por vía húmeda mediante diferentes etapas: tostación, lixiviación, decantación, purificación, filtración y electrólisis. El proceso en general puede ser descrito como que, mediante calor, inicialmente se obtiene óxido de zinc a partir de sulfuro de zinc para que sea lixiviado y se convierta en ácido sulfúrico. Este mismo es purificado para eliminar impurezas ya sea de hierro, cobre y/o cadmio; así el zinc se extrae finalmente por electrólisis. Cabe destacar que a lo largo del proceso se generan jarosita, goetita o hematite, en otras palabras, compuestos cristalinos artificiales capaces de separarse fácilmente de la disolución durante el proceso (MITECO, s.f).

~ Proceso de refinación:

El zinc se puede refinar a través de flotación por espuma del mineral, tostado y extracción final mediante electricidad, es decir, electrodeposición. Este procedimiento trata de un recubrimiento metálico aplicado en una superficie mediante una corriente eléctrica continúa, para lo cual se hace uso de electrolito, cátodo, ánodo y corriente eléctrica. Esto se hace con el objetivo de generar un recubrimiento metálico que sea adherente y cuente con excelentes propiedades físicas, químicas y mecánicas (Nava, 2013).

~ Usos:

Para las empresas, el zinc es un material muy utilizado para el tratamiento de otros materiales bajo la forma de aleaciones.

  1. Galvanizado del hierro para protegerlo de la corrosión
  2. Producción de latón (aleación de zinc con cobre) y fabricación de recipientes, relojería, etc.; baterías de computadoras, misiles y cápsulas espaciales; y, pinturas y esmaltes (en polvo)
  3. Planchas para tejados y otros en el ámbito de la construcción
  4. Eliminar la plata del plomo como aditivo en la metalurgia de metales preciosos
  5. Como insumo farmacéutico, suplemento dietético y otros usos en la medicina (Etecé, 2023)

El zinc también tiene un uso desde el ámbito de la salud, si está interesado en saber más, puede ver el siguiente video:

VIDEO 2

  • Oro

fuente: https://images.app.goo.gl/qyaSZzx4cYxiwC678

~ Ubicación geográfica:

El Perú, como país exportador de oro, se encuentra según datos del Ministerio de Energía y Minas (2012), se encuentra en el sétimo puesto en relación con el país con mayor cantidad de reservas mundiales de oro. Para esto se considera que la reserva nacional de oro se encuentra distribuida de la siguiente forma decreciente: Cajamarca (44,87%), La Libertad (30,77%), Arequipa (9,53%), Cusco (3,82%), Puno (3,56%), Áncash (1,56%), Apurímac (1,38%) y otros (4,50%). No obstante, dichos porcentajes varían en relación con las regiones de mayor producción aurífera, del siguiente modo: Cajamarca (31,11%), La Libertad (27,33%), Madre de Dios (13,80%), Arequipa (10,64%), Moquegua (3,87%), Ayacucho (3,64%), Áncash (2,99%), Cusco (2,04%), Puno (1,83%), Pasco (0,92%) y otros (1,82%).

~ Proceso de extracción:

  1. Técnicas químicas:

1.1. Bórax: Consta de un proceso de trituración y molienda donde, con el apoyo de tamices o filtros, tambores metálicos pulverizan el material extraído para disminuir el tamaño de las partículas y aumentar la superficie de contacto. Luego, en el proceso de concentración gravimétrica, se aumenta la concentración al separarlo del material excedente; y mediante la fusión directa con bórax, una vez el medio filtrante se encuentre saturado, este se retira de la canaleta y lava en un recipiente para retirar las partículas de oro atrapadas. Es así como, con un poco de jabón se reduce la tensión superficial y decantan las partículas más finas de oro, de forma que con un crisol y una fuente externa de calor que llegue al punto de fusión del oro, se separen las fases donde la líquida corresponde al bórax y la sólida al oro.

1.2. Tiourea: La técnica precisamente consiste en lixiviación con tiourea, la cual se desarrolla en un medio ácido y considera diferentes variables como el pH que debe mantenerse en un rango de 1,8 y 2,5 ya que es el rango de mayor activación, potencial redox que trata el consumo y descomposición de tiourea, la concentración de la tiourea (entre 0,5 g/L y 10 g/L), y la del agente oxidante (entre 1 g/L y 12 g/L).

1.3. Solventes orgánicos: Algunos solventes orgánicos del grupo nitrilo pueden formar complejos con el oro en soluciones acuosas alcalinas, dándose un proceso de lixiviación similar al que se da con el cianuro. También, con compuestos orgánicos y aplicación de la técnica de cianuración, el uso de glicina incrementa la selectividad de la lixiviación y como consecuencia, la eficiencia en la recuperación de oro.

  1. Técnicas físicas:

2.1. Concentración gravimétrica: Se trata de metodologías cuyos principios de operación se basan en las fuerzas de gravedad e interacción con fuerzas ya sea hidráulicas, fricción, densidades o peso específico. Entonces, dichos procedimientos se pueden realizar mediante separación por corrientes verticales, es decir, con equipos que se basan en las diferencias entre las velocidades de sedimentación de las partículas con pesos diferentes y específicos. Otro método es la separación por medios densos, donde el material se sumerge en un medio de densidad conocida para que las partículas de cierta densidad floten sobre espuma mientras que las demás se decanten. Y también, puede darse como separación en corrientes superficiales, en la que se puede separar materiales por la diferencia de densidades con un flujo laminar de agua en películas muy delgadas.

  1. Técnicas biológicas:

3.1. Bacterias: Ya sea mediante el proceso de biolixiviación en el que se solubiliza al metal por catálisis para que los microorganismos mediante la transferencia de electrones lo conviertan en compuestos metálicos solubles en agua. O, mediante biooxidación, que consiste en que cuando el oro se presenta asociado a minerales sulfurados, estos son solubilizados por microorganismos para dejar libre el oro (Castillo, 2018).

Para más información, se recomienda ver el siguiente video:

VIDEO 3

~ Proceso de refinación:

  1. Refinación por ácido nítrico: Al tener la propiedad de disolver plata y no ejercer acción alguna sobre el oro que no pase el 36,7% de proporción, es posible contraatacar la aleación por este reactivo y obtener oro.
  2. Refinación por ácido sulfúrico: la proporción del oro en la aleación varía entre 25% y 40% y el proceso se realiza en una caldera donde se da un proceso de ebullición del ácido sulfúrico de modo que el residuo se trata de oro.
  3. Refinación por cloro: El proceso se da en dos crisoles, uno de grafito y otro de arcilla, donde ambos se calientan para primero se funde la aleación para que el cloro se combine con todos los metales presentes y se volatizen o escapen del horno, purificándose la aleación; segundo, se clorura la plata de manera que se produzca una mancha rojiza sobre una varilla de arcilla.
  4. Refinación por electrólisis: Para casos en los que contiene platino, paladio, iridio, etc. y consta que al electrolizar una solución neutra de cloruro áurico en la que el oro se refina como ánodo, el cloro se desprende sin atacar. Y, si esto se realiza en presencia de ácido clorhídrico de cierta concentración, se evidencia que los vapores de cloro producidos disuelven oro (Metallurgist, 2021).

~ Usos:

Sus usos son muy variables dentro de una gran diversidad de campos. Por ejemplo, a lo largo de la historia por diferentes sociedades tomando en cuenta la actual, se ha usado el oro con fines ornamentales y comerciales. Por otro lado, es un componente de utilidad en la electrónica por su conducción eléctrica y su resistencia a la corrección. Además, es usado para la fabricación de prótesis y amalgamas dentales, como con el tratamiento de la artritis (sales de oro) (Ondarse, 2021).

Postura

Desde nuestro punto de vista, la visión para el futuro minero en el país se basa en principios clave que abordan preocupaciones históricas de la industria en Perú. Aunque estos principios presentados son esenciales para la salud, seguridad y desarrollo sostenible a largo plazo, su implementación se ve desafiada por la ambigüedad y la falta de un plan concreto para alcanzar dichas expectativas. En realidad, indica que las empresas mineras ilegales tienden a favorecer prácticas no sostenibles pues se ven más favorecidas de esta forma, lo que dificulta la implementación de un enfoque ético.

A pesar de esto, los principios establecidos crean una base para aspirar a un beneficio común en lugar de uno propio. La promoción de una “ideología ética y sostenible del desarrollo minero” se convierte en un objetivo, aunque la viabilidad dependerá de encontrar empresas dispuestas a compartir esta visión. En lugar de esperar un cambio generalizado, se propone reforzar las buenas prácticas en las empresas accesibles, creando así una cultura minera más responsable. Además, la imposición de normas éticas mediante regulaciones podría ejercer presión sobre aquellas empresas renuentes a seguir un desarrollo adecuado, contribuyendo así a la transformación positiva del sector minero en el país.

Referencias

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CODELCO EDUCA. (s.f.). Usos del cobre | CODELCO – Corporación Nacional del Cobre, Chile. Codelco. Consultado: Noviembre 1, 2023, de https://www.codelco.com/innovacion/nuevos-usos-del-cobre/usos-del-cobre

Consejo Internacional de Minería y Metales. (Junio 26, 2023). Principios Mineros. ICMM. https://www.icmm.com/website/publications/pdfs/mining-principles/mining-principles.pdf?cb=10319

Equipo editorial, Etecé. (2023, Enero 23). Zinc: descubrimiento, propiedades, usos y características. Enciclopedia Humanidades. Consultado: Noviembre 1, 2023, de https://humanidades.com/zinc/

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Guía Tecnológica Metalurgia del zinc-PRTR y EMEP/EEA 2016. (2020, Junio 19). PRODUCCIÓN DE ZINC (EMISIONES DE PROCESO). Consultado: Noviembre 1, 2023, de https://www.miteco.gob.es/content/dam/miteco/es/calidad-y-evaluacion-ambiental/temas/sistema-espanol-de-inventario-sei-/040309-fabric-zinc_tcm30-509928.pdf

Guizado, J. (2021, May 9). Refinación Del Oro. 911 Metallurgist. Consultado: Noviembre 1, 2023, de https://www.911metallurgist.com/metalurgia/refinacion-del-oro/

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Muñoz Portero, M. J., & Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales. (2016). Extracción de metales por hidrometalurgia: Procesamiento de cobre y cinc. RiuNet. Consultado: Noviembre 1, 2023, de https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/68321/Mu%C3%B1oz%20-%20Extracci%C3%B3n%20de%20metales%20por%20hidrometalurgia%3A%20Procesamiento%20de%20cobre%20y%20cinc.pdf?sequence=1

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