Minería
La minería es la extracción selectiva de los minerales y otros materiales de la corteza terrestre de los cuales se puede obtener un beneficio económico, así como la actividad económica primaria relacionada con ella. Dependiendo del tipo de material a extraer la minería se divide en metálica, no metálica y piedras ornamentales y de construcción. Existen más de 7000 minas en producción y se construyen más cada año. La minería ha tenido un significativo impacto en el desarrollo de muchos países (incluso algunos que hoy en día no tienen industria minera).
Los métodos de explotación pueden ser a cielo abierto o subterráneo. Los factores que lo determinarán serán entre otros la geología y geometría del yacimiento y la característica geomecánica del mineral y el estéril, también influyen factores económicos que rigen la industria minera actual.
El proceso de minería involucra diferentes etapas las cuales son llevadas a cabo para desarrollar un proyecto minero, dentro de estas etapas se encuentran; la búsqueda y estimación de recursos, proyecto (prefactibilidad, factibilidad, ingeniería de detalles), obras, desarrollo minero ó explotación (arranque y manejo de materiales), procesamiento y comercialización.
Historia
Minería prehistórica
Desde los inicios de la civilización las personas han usado piedras, cerámicas y más tarde metales tomadas de la superficie terrestre para la fabricación de herramientas y armas. Un claro ejemplo de ello es el sílex de alta calidad encontrado en el norte de Francia, Hungría y en el sur de Inglaterra, que fue manipulado para crear las herramientas de sílex.[1][2] Las primeras minas de dicho mineral se han encontrado en zonas rodeadas de creta, siendo la más famosa la de Grime's Graves en Inglaterra, que data desde el Neolítico. Otra de las rocas explotadas por aquel tiempo fue el esquisto verde, extraída principalmente en el Distrito de los Lagos en el Noroeste de Inglaterra.
La mina más antigua que se tiene constancia arqueológica es la Cueva del León en Suazilandia, que de acuerdo a las dataciones por el método del carbono 14, tiene una edad de 43 000 años.[2] En este lugar, los hombres del Paleolítico excavaban en busca de hematita con el que probablemente producían pigmentos de color ocre. De acuerdo a la Comisión Nacional de Confianza de Suazilandia más de 1200 toneladas de hematita, rica en especularita, fueron extraídas de la Cueva del León durante la era prehistórica.[3]
Antiguo Egipto
La minería en el Antiguo Egipto se inició durante las primeras dinastías, en donde sus habitantes extraían malaquita en Maadi que era empleado para ornamentaciones y cerámicas.[4] Más tarde entre los años 2613 y 2494 antes de Cristo, y con los grandes proyectos de construcción, se vieron obligados a recorrer terrenos extranjeros como Uadi Maghara, con el fin de asegurar minerales y otros recursos que no existían en Egipto.[5] Dentro de estas expediciones, encontraron canteras de turquesa y cobre en Uadi Hammamat, Tura, Asuán y otros sitios nubios, como también en la Península del Sinaí y en Timna.[5]
Por su parte y de acuerdo al historiador griego Diodoro Sículo, Nubia poseía las minas de oro más grandes y extensas de la zona. Él mencionó que se empleaban fijaciones de fuego llamadas fire-setting con el objetivo de romper la roca y así liberar el oro, que luego era molido para crear una especie de polvo, ya que era más práctico fundirlo y así darle forma.
La minería en la Antigua Grecia y Roma
Con la llegada de las civilizaciones griega y romana, la industria minera en Europa tuvo un importante auge. Durante la Antigua Grecia, una gran variedad de minerales y piedras preciosas fueron extraídas para la construcción de palacios, templos y esculturas. Las minas de plata ubicadas en Lavrio ayudaron en gran medida al auge económico de Atenas, donde se estima que trabajaron cerca de 20 000 esclavos. Además, la necesidad de conseguir minerales ya sea para asuntos bélicos o tecnológicos, permitió que los griegos explotaran yacimientos de oro y plata al norte de Tracia y cobre, oro y hierro en Chipre, por ejemplo.[6] Otro pueblo griego, los parianos, cumplieron una importante labor en la extracción del mármol blanco cuando descubrieron ricos yacimientos en la isla de Tasos en el 680 A.C.[7]
Buena parte de las técnicas empleadas por los griegos fueron adoptadas en la Roma Antigua. Sin embargo, la construcción de numerosos acueductos les permitieron que varios minerales fueran explotados a gran escala, ya que el agua podía ser transportada cientos de kilómetros hasta llegar a las propias canteras. El agua se usó en diversos propósitos tanto para eliminar sobrecargas y residuos de roca, llamado minería hidráulica, como para el proceso de conminución y el transporte de maquinaria simple.
Los romanos emplearon la minería hidráulica para la prospección de vetas, con una técnica obsoleta llamada hushing. Esta consistía en reunir el agua proveniente de los acueductos en grandes embalses y tanques, que al momento de abrir sus puertas, el enorme caudal se llevaba todas las capas de tierra, dejando al descubierto la roca madre y con ello la posible veta de algún mineral. Después, la roca era calentada con fire-setting para luego ser enfriada con chorros de agua, cuyo choque térmico la terminaba de agrietar. Se conoce que este método fue empleado por los romanos en las minas de casiterita en Cornualles y en los depósitos de plomo en los Peninos, ambos ubicados en Gran Bretaña. También fueron usados en España a mediados del 25 después de Cristo, para explotar grandes yacimientos de oro aluvial situados principalmente en Las Médulas, donde siete largos acueductos fueron construidos para aprovechar los ríos locales. Muchos de los métodos mineros de los antiguos romanos se conservan actualmente en el Museo Británico y en el Museo Nacional de Gales.
Europa Medieval
La minería en la Edad Media se enfocó principalmente en la extracción de cobre, hierro y otros metales preciosos, los que inicialmente se extraían a través de minas a cielo abierto —pero de poca profundidad— y que se empleaban para acuñar monedas. Alrededor del siglo XIV la demanda por armas, armaduras, estribos y herraduras aumentó en gran medida la extracción de hierro. Por ejemplo, los caballeros medievales cargaban hasta 45 Kg de hierro sin contar las espadas, lanzas u otras armas.[8] Esta dependencia de hierro con fines militares contribuyó a aumentar su producción y a crear nuevos procesos de extracción. Sin embargo, dicha dependencia de metales preciosos provocó que en 1456 ocurriera la crisis de la plata, debido a que las minas a cielo abierto habían alcanzado su límite de profundidad y no podían ser drenadas con la tecnología disponible.[9]
En la mitad del siglo XVI, la necesidad de explotar los depósitos minerales se extendió desde Europa Central hasta Inglaterra. En la Europa Continental, todos los depósitos mineros pertenecían a la corona y ese derecho se mantuvo por cientos de años con firmeza; pero en Inglaterra solo las minas de oro y plata eran de propiedad de la corona, por una decisión judicial en 1568 y luego por una ley en 1688. Por lo tanto, cada inglés cuyos terrenos poseían reservas de algún otro mineral o de carbón, tenían un fuerte incentivo para extraer o arrendar dichos depósitos y cobrar regalías a los trabajadores de la eventual mina. A mediados del siglo XVII, la capital alemana, inglesa y holandesa unieron fuerzas para financiar la extracción y refinación de algunos minerales. Esta unión permitió que cientos de técnicos alemanes y otros tantos trabajadores calificados crearan en 1642, una colonia de cerca de 4000 extranjeros en torno a las minas de cobre en Keswick.
La energía del agua y la pólvora fue ampliamente usada durante la Europa Medieval. Por un lado, los molinos de agua fueron empleados para triturar y elevar el mineral de los piques, y para ventilar las galerías a través de enormes fuelles. Mientras que la pólvora se utilizaba para la voladura de rocas y tierra, con la idea de aflojar y revelar las vetas de un mineral. Éste proceso era mucho más efectivo y rápido que el fire-setting, permitiendo la extracción de otros minerales. Como dato, la pólvora se usó por primera vez en la minería en Selmecbánya en el Reino de Hungría, en 1627.
La adopción de innovaciones agrícolas, como el arado de hierro, y el creciente uso de metales como material de construcción, fueron una fuerza impulsora para el crecimiento de la minería del hierro por aquellos años. Además las nuevas invenciones como el arrastra, dispositivo que era impulsado por animales y que utilizaba los mismos principios de la trilla, permitió pulverizar con mayor facilidad el mineral recién extraído.
Gran parte de los conocimientos que se tiene hoy de la minería medieval proviene de libros, como el De la Pirotechnia de Vannoccio Biringuccio (1540) y quizás el más importante De re metallica de Georgius Agricola (1556), que detallan los diferentes métodos extractivos realizados en las minas de Alemania y Sajonia. Uno de los principales problemas que tuvieron que afrontar los mineros medievales, y que Agricola da bastantes detalles sobre ello, fue la eliminación del agua de los piques. Como los mineros cavaron cada vez más profundo con el fin de encontrar nuevas vetas, las inundaciones por el agua subterránea eran cada vez más grandes. Es por ello que la invención de bombas mecánicas o conducidas por animales, hicieron que la industria minera se convirtiera en más eficiente y próspera.
Clásica civilización filipina
La minería en las Filipinas comenzó alrededor del 1000 antes de Cristo, cuyos primeros mineros explotaban minas de oro, plata, cobre y hierro. La fabricación de joyas, lingotes de oro, calombigas, pendientes y otros artefactos caseros como las dagas, platos, ornamentas y chapados de dientes hechos con oro, fueron transmitidos desde la antigüedad y adoptados por las siguientes generaciones. De acuerdo a la obra Elementos tantricos de la prehispánica Filipinas: Arte en oro de Laszlo Legeza, se mencionó que la joyería de oro de la cultura filipina fue encontrada en el Antiguo Egipto. Además y según el explorador italiano Antonio Pigafetta, las personas de Mindoro poseían una gran habilidad en la mezcla de oro con otros metales, que le daban una apariencia perfecta y natural, y que incluso podría engañar al mejor de los plateros. Por último, los nativos filipinos eran conocidos por sus cinturones, collares, brazaletes y anillos hechos en piedras preciosas como la cornalina, ágata y perlas.
La minería en las Américas
En el continente americano también se han encontrado minas de cobre, cuya explotación se inició hace cientos de años. Algunas de ellas se han descubierto en el Lago Superior en América del Norte, donde el desmonte que proviene desde tiempos coloniales, aún se conserva. Sin embargo y con los posteriores estudios, se confirmó que los amerindios lo extraían desde hace más de 5000 años con la que creaban herramientas, puntas de flecha y otros artefactos que de acuerdo a los científicos estableció una gran red comercial entre los pueblos. Cuando los primeros colonos llegaron a América descubrieron varias minas explotadas de obsidiana, sílex y otros minerales, que les fue imposible transportarlos a Europa debido a la complejidad de los terrenos. Además y a medida que avanzaban hacia el centro de lo que hoy es Canadá, los colonos franceses encontraron yacimientos de cuarzo en la región de Saskatchewan.
La minería colonial se caracterizó por las grandes explotaciones de oro y plata, principalmente extraídas de América Central y de América del Sur, que fueron transportadas hacia España en galeones. Por otro lado y de acuerdo a varios científicos, la turquesa fue otro de los minerales cotizados por los amerindios, cuya explotación comenzó alrededor del 700 después de Cristo en el Distrito Minero de Cerrillos en Nuevo México, donde se estimó que más de 15 000 toneladas de roca fueron removidas desde el Monte Chalchihuitl solo con herramientas de piedra, antes del 1700.
Desde el siglo XIX la minería en los Estados Unidos comenzó a ser más frecuente, a tal punto que en 1872 se aprobó la Ley General de Minería, cuyo objetivo era regularizar y fomentar las explotaciones mineras. Las expediciones para encontrar eventuales yacimientos explotables, se convirtió en un factor importante en la expansión colonial del oeste de dicho país, que con la ayuda posterior del ferrocarril, originaron varios centros mineros que con los años se convirtieron en ciudades.
Período moderno
Con la llegada del siglo XX la minería tuvo un gran auge en varios países del mundo como por ejemplo en los Estados Unidos, donde se impulsó la extracción de cobre, plomo, carbón y hierro, además del oro y la plata que comenzó en el siglo anterior. Ésta política conllevó a que estados como Montana, Utah, Arizona y Alaska se convirtieran en principales proveedores de cobre en el mundo. Por su parte, la industria minera en Canadá creció mucho más lento, debido a las limitaciones en el transporte, el capital y la competencia directa con su país vecino. Aun así su política interna permitió que Ontario fuese el principal productor de níquel, cobre y oro, a principios de siglo.
A mediados del siglo XIX Australia experimentó una de las más importantes fiebre del oro, que durante la década de 1850 lo posicionó como el principal productor de dicho mineral, cubriendo el 40% del mercado mundial. El establecimiento de las minas Mount Morgan —que fue explotada casi cien años—, los depósitos de Broken Hill —uno de los mayores depósitos de plomo y zinc— y las minas de hierro en Iron Knob, aumentó enormemente el capital del país. Aun así y durante la primera mitad del siglo XX, la industria australiana sufrió una gran disminución productiva, pero que fue reactivada a mediados de 1960. Actualmente, el país oceánico aún se posiciona como uno de los principales productores de minerales.
Desde mediados del siglo pasado las corporaciones multinacionales, y en algunos casos las empresas estatales, han creado una industria minera globalizada con una gran participación de otros países como Perú, Brasil, Chile y Sudáfrica, entre otros. Adicional a ello, varios gobiernos han generado una serie de políticas para el cuidado del medioambiente y la regularización de la sobrexplotación. Además, países como los Estados Unidos y China han invertido más capital para la exploración y explotación de minerales que contengan tierras raras, para cubrir la demanda de las nuevas tecnologías.
El desarrollo de la mina y el ciclo de vida
La minería actual se compone de varias etapas; desde el descubrimiento del yacimiento, pasando por la explotación, hasta finalmente el cierre y post cierre de la mina. La primera fase es el descubrimiento del yacimiento, que se realiza mediante la prospección y la exploración, cuyo objetivo es conocer y definir la extensión, ubicación y el valor del mineral. Hecho eso y mediante cálculos estadísticos y matemáticos, se estima el tamaño y el grado del depósito que se utiliza para crear el estudio de pre-factibilidad, que determina de manera teórica la economía del depósito, la inversión inicial y los posibles riesgos claves. El siguiente paso es el estudio de factibilidad, que evalúa la viabilidad económica, los riesgos técnicos y financieros y la solidez del proyecto.
Ambos estudios entregan a la empresa minera la mayor información posible sobre el yacimiento, con los cuales toman la decisión de invertir o abandonar el proyecto. Si el depósito de mineral es viable económicamente, la minera comienza a planificar la forma como se va a extraer, la metalurgia, la cantidad de mineral que se va a recuperar, los posibles compradores y la clase de concentrado que se va a obtener. Además se preocupa de la ingeniería, los costos de la conminución y de la infraestructura, los requisitos legales y medioambientales que exigen los institutos mineros de cada país, pero sobre todo como obtener el capital necesario para hacer funcionar la extracción de la mina.
Para acceder a la mena del depósito es necesario extraer el material que no posee un interés económico, denominado también como ganga. En la gran mayoría de los casos la cantidad de ganga es el doble del mineral que se extrae durante toda la vida de la mina, por ello la empresa debe considerar su remoción y colocación de dicho residuo. El establecimiento de los llamados tranques de relaves, deben contar con un estudio detallado de la geografía del lugar, para evitar posibles riesgos medioambientales que pueda afectar a la fauna, flora y comunidades adyacentes a la mina. Una vez que se define la construcción de la planta y el tranque de relaves, comienza la extracción y comercialización del mineral. La funcionalidad y duración de la mina depende de la cantidad de mineral que posee el yacimiento, y si con el pasar de los años, sigue siendo rentable económicamente su extracción.
Tras varios años de funcionamiento la empresa minera debe iniciar el cierre y post cierre de la mina, cuyo proceso es paulatino, por ende puede demorar bastante tiempo. De acuerdo a las leyes y códigos mineros de cada país, el cierre de las labores puede ser definitivo o en menor medida, parcial. La gran mayoría de las naciones con industrias mineras de gran tonelaje, exigen el cierre total de la mina, que implica desmontar las instalaciones de la planta y cerrar las entradas de las minas que fueron explotadas de manera subterránea. Éste proceso puede ir acompañado por la reforestación del lugar, con la finalidad de restablecer las características geográficas y medioambientales que existían previamente a la iniciación de las operaciones.
Métodos de explotación
Para explotar un mineral existen dos métodos: la minería a cielo abierto y la mina subterránea, siendo la primera la más común hoy en día. De acuerdo al investigador Hartmann HL en su libro Introductory Mining Engineering, la minería a cielo abierto produce el 85% de los minerales extraídos en los Estados Unidos, de los cuales el 95% de ellos corresponde a minerales metálicos. Dentro de la minería a cielo abierto se encuentra la de los depósitos placer, que consta de valiosos minerales contenidos en la grava de los ríos, arena de playa o en sedimentos producidos por aluviones, cuyo proceso de extracción varía en ocasiones a los empleados en las minas a cielo abierto.
Sin embargo y en ciertas ocasiones específicas como en la extracción del uranio y de las tierras raras existen métodos poco comunes, tales como la lixiviación in situ. Ésta nueva técnica consiste en crear hoyos desde la superficie hasta el respectivo depósito, pero aun así no se considera como un método a cielo abierto ni subterráneo. Para llevar a cabo la lixiviación in situ se requiere que los minerales sean solubles en agua como por ejemplo el potasio, cloruro de potasio, cloruro de sodio y sulfato de sodio. Otros minerales como los óxidos de uranio y cobre necesitan soluciones de ácido o de carbonato para su disolución y posterior extracción.
Minería a cielo abierto
La minería a cielo abierto o también denominada de superficie se realiza mediante la eliminación de la vegetación (stripping) y de las capas superiores de roca, para poder llegar a los yacimientos enterrados. La minería de superficie se puede dividir en open pit mining —en nuestro idioma conocido simplemente como mina a cielo o rajo abierto— que consiste en la extracción de minerales a través de un enorme rajo en el suelo, que incluso puede alcanzar varios kilómetros de extensión; la explotación por canteras, idéntica a la open pit mining, pero utilizada en yacimientos de rocas, arenas y arcillas; los strip mining o descubiertas que se emplean en yacimientos que se encuentran relativamente cerca de la superficie y que es realizada principalmente en la extracción de carbón y lignito; la mountaintop removal mining o también denominada mountaintop mining, que involucra una alteración topográfica a la cima de la montaña donde se encuentra el depósito, principalmente de carbón. Dentro de la minería a cielo abierto se encuentran los depósitos placer y la técnica denominada landfill mining and reclamation (LFMR), que consiste en extraer minerales ya procesados de la basura de los vertederos.
Minería subterránea
La minería subterránea o en ciertas ocasiones denominada minería de subsuelo se realiza mediante la construcción de túneles o galerías, con el objetivo de penetrar la roca para poder llegar a los yacimientos. Este tipo de método se clasifica según la forma de acceso; drift mining (de forma horizontal), slope mining (de forma diagonal) y shaft mining (de forma vertical), o de acuerdo a la técnica de extracción; de hundimiento o por caserones. Dentro de las de hundimiento se encuentran las block caving, sublevel caving y panel caving, mientras que por caserones se dividen en vacíos (sublevel stoping y vertical crater retreat (VCR)), soportados (cut & fill y shrinkage) y auto soportados (open stopes y room & pilar).
Maquinarias
A lo largo de la vida útil de una mina se emplean distintas maquinarias, cuya elección dependerá de las condiciones del entorno, las características del yacimiento y la geometría de la explotación, y de sus requerimientos específicos. A grandes rasgos la maquinaria usada en la minería se divide en tres; equipos de carguío, equipos de transporte y equipos de servicio mina. La maquinaria de carguío tiene como finalidad cargar el material recién tronado y depositarlo en equipos de transporte o directamente en piques de traspaso, en el caso de la minería subterránea. Por su parte, el objetivo de las de transporte consiste en trasladar el material mineralizado y/o estéril desde el yacimiento hacia los posibles destinos, ya sea el chancado, stock de mineral o botaderos de estéril. Por último, los equipos de servicio mina cumplen una labor específica en la industria que puede ser el transporte de material de trabajo o de personal, movimientos de tierra y construcción de caminos, zanjas, taludes y petriles, y labores de perforación y carga de explosivos, entre otros. Dentro de esta maquinaria se encuentran los bulldozers, wheeldozers, motoniveladoras, camión aljibe, retroexcavadora, excavadora, jumbo de perforación, camión mixer, shocretera, roboshot y equipos de levante, entre otros.
Clasificación de maquinarias
Proceso
Una vez que el mineral es extraído tiene que ser procesado de acuerdo a ciertos protocolos analizados durante años. La ciencia que estudia dicho proceso es la metalurgia extractiva, que es un área de la metalurgia que estudia la extracción de los metales preciosos de los minerales, mediante medios químicos o mecánicos. Uno de los estudios de dicha ciencia es el procesamiento de minerales, que analiza los medios mecánicos de trituración, molienda y lavado, que permite la separación de los metales con valor económico de la ganga. Como la gran mayoría de los metales están presentes en los minerales de óxido y sulfuros, es necesario procesarlos mediante la fundición o por medio de la reducción electrolítica. La ciencia que combina todos estos procesos, ya sea la minería, la metalurgia extractiva y las ciencias geológicas, se denomina geometalurgia.
Referencias
- ↑ Hartman, Howard L. (1992). SME Mining Engineering Handbook. Society of Mining, Metallurgy and Exploration Inc. p. 3.
- ↑ a b «Mining and Religion in Ancient Man». Asa3.org (en inglés). 10 de octubre de 1996. Consultado el 1 de marzo de 2016.
- ↑ «Malolotja Archaeology, Lion Cavern». Sntc.org.sz (en inglés). Consultado el 1 de marzo de 2016.
- ↑ Shaw, I. (2000). The Oxford History of Ancient Egypt. Nueva York: Oxford University Press. pp. 57-59.
- ↑ a b Shaw, I. (2000). The Oxford History of Ancient Egypt. Nueva York: Oxford University Press. p. 108.
- ↑ «Mining Greece: Ancient Mines». Miningreece.com (en inglés). Consultado el 25 de abril de 2016.
- ↑ «Mining Greece: Ancient quarries in Thassos». Miningreece,com (en inglés). Consultado el 25 de abril de 2016.
- ↑ Friedel, Robert, artículo A culture of Improvement. MIT Press (2007), página 87
- ↑ «Chapter 7: Medieval silver and gold». Mygeologypage.ucdavis.edu (en inglés). Consultado el 25 de abril de 2016.
Véase también
- Impacto ambiental potencial de la extracción y procesamiento de minerales
- Carta de los Recursos Naturales
Enlaces externos
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