CAPÍTULO 2: UNA INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA

Los proyectos mineros generalmente implican la extracción de minerales del terreno y la separación de los diferentes minerales entre sí. La extracción se realiza típicamente a cielo abierto o en una mina subterránea, mientras que la separación de minerales se lleva a cabo en una planta de procesamiento. Un elemento importante de la minería, al que se le presta mayor atención e importancia en la actualidad, son los tipos de residuos mineros que se producen, su cantidad y su gestión a corto y largo plazo. Un proceso de minado suele constar de varias etapas. Inicialmente, se extrae el material del terreno y se liberan, separan y concentran los minerales. La naturaleza de estas etapas varía según la composición, la dureza y la textura de la roca, la geometría y la ubicación del mineral, el entorno local, los requisitos legales y económicos, y otras consideraciones. En este capítulo se ofrece una explicación general de estas etapas y sus diferentes métodos.

Minería

Al inicio de un proyecto minero, es necesario limpiar la capa superficial del suelo para alcanzar el lecho rocoso. Este material se denomina sobrecarga y se retira mediante desmonte. El suelo puede utilizarse dentro de la mina, por ejemplo, para construir carreteras u otras infraestructuras. En algunas minas, la sobrecarga también forma parte del recurso mineral.

Se utilizan explosivos para quebrar y fragmentar el mineral y la roca estéril. Se perforan pozos poco profundos y se llenan con explosivos, estallando la roca. Este proceso se denomina perforación y voladura. La roca volada se recoge con excavadoras y, por lo general, se transporta en camiones. Las rocas blandas, la sobrecarga u otros materiales blandos pueden liberarse y excavarse sin perforación ni voladura. En ocasiones, se utiliza equipo de minería continua o, en raras ocasiones, también con métodos hidráulicos (agua a alta presión).

Para alcanzar el mineral, se debe retirar la roca circundante con menor concentración de minerales valiosos. Esta roca se denomina roca estéril, o simplemente estéril. Este estéril se transporta fuera de la mina y se deposita en pilas o montones.

La cantidad de roca estéril producida en relación con la cantidad de mineral se denomina tasa de desmonte. Por ejemplo, una tasa de desmonte de 2:1 significa que se necesitan extraer 2 toneladas de estéril para extraer 1 tonelada de mineral. La tasa de desmonte depende de varios factores, como la profundidad y la geometría del yacimiento, el método de extracción empleado y la composición y estabilidad de la roca.

Excavadoras cargando mineral y roca estéril en camiones. Los camiones transportan alrededor de 150 toneladas.

A la planta de procesamiento

El mineral se transporta en camiones o cintas transportadoras a una planta de procesamiento, generalmente ubicada dentro de la zona minera. En la planta de procesamiento, los minerales valiosos se liberan, separan y concentran para obtener un producto para su venta y posterior refinación. El producto puede ser un concentrado con uno o más minerales valiosos, placas metálicas de la electrodeposición o metal de una fundición.

El mineral que se envía a la planta de procesamiento se compone de minerales de mena (los minerales valiosos) y de minerales de ganga (todos los demás minerales). Los minerales de mena y de ganga se separan en la planta de procesamiento. Los minerales de mena se convierten en el producto, y los minerales de ganga se transfieren como relaves a una presa de relaves. Los relaves son, junto con el estéril, los dos tipos más importantes de residuos mineros. Los minerales de ganga generalmente constituyen la mayor parte del yacimiento.

Trituración y molienda

El procesamiento de minerales generalmente requiere la reducción del tamaño de partícula del mineral, un proceso denominado conminución, seguido de la separación de los minerales de mena y de ganga, y la concentración de los minerales de mena. El mineral extraído se introduce en una trituradora que tritura la roca extraída de la mina en trozos más pequeños, generalmente piedras pequeñas o grava. Este material se transporta posteriormente a un molino para reducir aún más el tamaño de partícula, produciendo arena fina o polvo. Un método común para moler la roca triturada es la molienda en grandes tambores giratorios con bolas metálicas, desmenuzando la roca en partículas pequeñas y separando la mena y la ganga. La molienda es uno de los pasos que consume más energía en la minería y representa la mayor parte del consumo energético en una mina.

Separación y concentración

Existen cuatro métodos importantes para separar los minerales de mena y de ganga, y para concentrar los minerales de mena:

La separación magnética se utiliza para separar los minerales magnéticos de los no magnéticos mediante grandes imanes giratorios. La separación magnética puede eliminar minerales de ganga magnética o, en el caso de la minería de hierro, separar el mineral magnético en un concentrado de magnetita (Fe₃O₄).

La separación por gravedad utiliza las diferencias de densidad para separar los minerales más pesados de los más ligeros. El cribado de oro es un método de separación por gravedad en el que la grava y la arena de un río se agitan y se enjuagan en una batea, eliminando las partículas ligeras mientras el oro, más pesado, se hunde al fondo de la batea. En una gran planta de procesamiento, la separación por gravedad se realiza en ciclones, espirales y mesas vibratorias utilizando agua y, en ocasiones, productos químicos.

La flotación es una técnica común para separar minerales sulfurados de otros minerales en una serie de tanques de flotación. Muchos metales se encuentran en minerales sulfurados. La flotación separa los materiales hidrófobos (repelidos por el agua) de los hidrófilos (atraídos por el agua). La separación se mejora añadiendo reactivos químicos al agua, surfactantes y agentes humectantes, lo que provoca que algunos minerales se adhieran a las burbujas de aire en los tanques de flotación. Se bombea aire a los tanques de flotación, lo que crea una espuma de burbujas de aire y concentrado mineral.

La lixiviación química utiliza soluciones ácidas, alcalinas o cianuradas para disolver los minerales. La lixiviación ácida de minerales oxidados en tanques o en grandes pilas de roca triturada (lixiviación en pilas), la lixiviación con cianuro de mineral de oro y la lixiviación alcalina de uranio son variantes comunes de la lixiviación química. En la lixiviación en pilas, se rocía una solución ácida, alcalina o cianurada sobre grandes pilas de mineral; la solución percola a través de la pila, disolviendo los minerales de mena y de ganga. La solución ácida (solución rica o licor) se recoge en el fondo de la pila y se transfiere a un proceso que recupera los metales en solución. La solución estéril, tras la eliminación de los metales deseados, se recicla al circuito de lixiviación. La lixiviación en tanques puede procesar volúmenes más pequeños de mineral, mientras que la lixiviación a alta presión es un método que utiliza alta presión y calor para acelerar la disolución de los minerales. El producto de la lixiviación química puede ser un precipitado o un lodo para su posterior refinación, o placas metálicas de una planta de electrodeposición. Esta planta extrae los metales de la solución mediante electrólisis. Los residuos de la lixiviación química pueden ser pilas de lixiviación, limos, lodos y relaves que contienen minerales de ganga, minerales residuales y secundarios, y cianuro residual u otros reactivos. El término biolixiviación se utiliza para las operaciones de lixiviación en las que las bacterias aceleran el proceso.

Residuos y productos del procesamiento de minerales

La minería generalmente produce dos tipos de residuos, en grandes cantidades: estéril y relaves de proceso. El estéril proviene de la extracción de mineral de una mina a cielo abierto o subterránea. Los relaves son el principal residuo del procesamiento de minerales. Tras su procesamiento en la etapa de separación, se forman dos flujos de materiales: un concentrado y los relaves. Los relaves son el material residual del proceso de enriquecimiento y consisten en un lodo arenoso de grano fino con un alto contenido de agua. Los procesos mineros nunca son 100 % efectivos y siempre quedan remanentes de los minerales deseados en los relaves. Dependiendo de la composición del mineral y del entorno circundante, los relaves pueden contener minerales potencialmente dañinos para el medio ambiente al liberar metales u otros elementos. Los relaves generalmente se depositan en una presa de almacenamiento de relaves (TSF, por sus siglas en inglés ”Tailings Storage Facility”). Esto se explicará con más detalle en los capítulos 4 y 12.

Un concentrado de minerales requiere a menudo un procesamiento adicional para su venta a la industria manufacturera. El concentrado puede tener una ley de metal que va desde gramos por tonelada (oro y plata) hasta porcentaje en peso (metales de base y hierro). En minerales de hierro, las leyes pueden alcanzar hasta el 75 % en peso. El procesamiento del concentrado suele realizarse en una fundición, donde se utiliza calor para extraer los metales como parte de la masa fundida. Este proceso produce escoria (residuo) y lingotes (piezas metálicas). También se pueden utilizar métodos hidrometalúrgicos o electrometalúrgicos para procesar el concentrado, a menudo mediante extracción por solventes y electro-obtención (SX/EW, por su acrónimo en inglés “solvent extraction/electrowinning”).

Cierre de la mina

Al cesar las operaciones mineras, por ejemplo, debido a la disminución del mineral, la mina pasa por un período de cierre. Esto significa que la mina es desmantela y remediada. La remediación de la mina se realiza para garantizar la estabilidad física, química y biológica a largo plazo del sitio y minimizar los posibles riesgos medioambientales y riesgos para la salud. El cierre y la rehabilitación de la mina implican devolver el sitio a un estado ecológico y funcional similar al inicio de la explotación minera, o a una función ecológica y un uso del suelo beneficiosos para la naturaleza y las personas de alguna otra manera. El cierre y rehabilitación de mina se diseñan antes del inicio de la explotación, y el proceso y método de cierre se rigen por objetivos a corto y largo plazo establecidos por todas las partes interesadas.

> Capítulo 3: Minería y medioambiente

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