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INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
MATERIA PARA EL EXAMEN
MAURICIO BELMONTE LERMA
INGENIERO CIVIL DE MINAS
EMAIL: [email protected]
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Calendario I Semestre 2014 INT. A LA MINERIA
Sesión N°
Contenido
TMD I-A
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Historia, propiedades (Cu)
Panorama productivo, producción, minera
Yacimientos Mineros
Procesos Geológicos
Contro N° 1
No hay clases
Sistemas de Explotación (Rajo Abierto )
Sistemas de Explotación (Subterráneo )
Control N° 2
Procesos de Explotación (Rajo Abierto)
Procesos de Explotación (Subterránea)
Ciencias de Apoyo (Topografía y Estabilidad de Taludes)
Procesamiento de Minerales
Exposición de Trabajos
Visita Mina Escuela
Control N° 3
Sustentabilidad (Medio Ambiente, Control de Pérdidas)
Exposición de Trabajos
Examen
Repetición
Vacaciones (04 al 16 de Agosto)
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12-06-2013
19-06-2013
26-06-2013
28-06-2013
03-07-2013
10-07-2013
17-07-2013
24-07-2013
31-07-2013
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
¿Qué es el negocio Minero ?
¿Cuál es la importancia de la Minería en
Chile ?
El rol del negocio minero en la economía, es el de encontrar (exploración),
depósitos minerales económicos, para luego explotar, procesar y vender
(comercialización), los productos que de ellos se obtienen.
El negocio minero, por definición, debe ser económicamente rentable, salvo
que sea de interés social o estratégico.
Chile posee el 24% de las reservas mundiales de Cu.
Codelco
maneja
el
34%
de
la
producción
nacional.
Codelco es el productor de cobre mas grande del mundo y la empresa que
contribuye mas a la economía chilena.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
¿De donde vienen?
¿Qué son los depósitos minerales ?
Los minerales de interés para su explotación son de ocurrencia natural, asociados a
procesos y ambientes geológicos específicos según su tipo.
Un depósito mineral o yacimiento es un cuerpo o zona de concentración de recursos
minerales.
Una Mina es un yacimiento en el cual es posible realizar la extracción de un mineral o
elemento con un beneficio económico (a través de sus labores)..
Para elementos de interés, los minerales que lo contienen se denominan mena,
minerales de los cuales es posible extraer un metal con un beneficio económico.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Los yacimientos
Yacimiento: Es el lugar donde se encuentran
naturalmente las rocas (localizada en la corteza
terrestre), que contienen uno a varios minerales
como resultado final de los diferentes procesos
geológicos, en cantidad suficiente como para ser
extraídos con beneficio económico.
Existen yacimientos de diferentes tipos, pero en el
caso del cobre, los de mayor volumen
corresponden a los denominados pórfidos
cupríferos.
De esta forma, los yacimientos de cobre se relacionan con la presencia de rocas ígneas
(son rocas que se forman cuando el magma, roca fundida, se enfría y solidifica), y estas
se forman, bajo la superficie como rocas intrusivas o en la superficie como rocas
extrusivas.
Estas rocas ígneas aportan los minerales que contienen las rocas circundantes, y de
acuerdo a las condiciones en que esto ocurre, se tienen dos tipos de material
mineralizado: los sulfuros y los óxidos.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Conceptos básicos
Cuando hablamos de Yacimientos Minerales, aparecen una serie de conceptos que
tienen una gran importancia, ya sea en los aspectos geológicos-geoquímicos, o en los
económicos. Los más importantes son los siguientes:
Mena: Esta formado de dos partes, el mineral que es la especie de interés que se
encuentra en estado solido con una composición química definida y la ganga (resto de
minerales que acompañan a la mena, pero que no presentan interés económico.
Roca: Material compuesto por uno o varios minerales, como resultado final de los
diferentes procesos geológicos.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Metalurgia extractiva: Es el proceso o conjunto de
procesos, propios de la minería metálica, que permiten
obtener el elemento de interés.
Mineral : Sustancia solida de origen natural con estructura interna ordenada y
composición química definida.
Los minerales: Pueden ser de uso práctico para la humanidad, ya sea por sus
propiedades medicinales o bien para la extracción del elemento(s) particular(es), como
por ejemplo los metales (Cu, Au, etc.).
Los recursos minerales: Se dividen en tres grandes familias, los metálicos, los nometálicos y los energéticos.
Metálicos: Minerales de mena de los cuales se obtienen metales de interés.
No-metálicos: Minerales empleados directamente en procesos
industriales, tecnológicos, construcción, etc. (ej. litio, sal, yodo, salitre,
etc.).
Recursos energéticos: petróleo, gas natural, carbón, uranio, etc.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
El Magma
Gran parte de los minerales nació con la
consolidación de la corteza terrestre, hace
aproximadamente 4.000 millones de años,
siendo parte del magma que fue el material que
genero los minerales y las rocas ígneas después
de su enfriamiento.
El magma es una mezcla de elementos que se
encuentra al interior de la tierra (sale a la luz a
través de las explosiones volcánicas), y esta
formado por gases y roca fundida, su
temperatura es altísima, pudiendo llegar a los
1.000 °C.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Los sistemas del tipo pórfido cuprífero son sin
ninguna duda de origen netamente magmático –
hidrotermal.
Los depósitos del tipo pórfido cuprífero
comprenden yacimientos de gran volumen de
mineralización primaria de sulfuros de
cobre-fierro y fierro, en general hospedados
y directamente asociados a cuerpos
intrusivos porfíricos, pero en ningún caso
estrictamente restringidos a roca intrusiva.
Procesos de Formación
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
También los yacimientos denominados porfíricos,
son muy abundantes en el cordón andino. Se
caracterizan por contener grandes masas de rocas
con cobre sulfurado que generalmente es de baja ley
Estos se originan por el ascenso de rocas fundidas cuando la corteza oceánica se
introduce bajo la corteza continental. Ejemplos de ello en Chile son Chuquicamata, El
Salvador, Andina y El Teniente entre otros.
Hay, además, otros yacimientos donde el cobre se encuentra en la parte superior que ha
sido alterada por la acción de agentes atmosféricos a través de millones de años.
Son los llamados yacimientos de cobre oxidado, también muy frecuentes en Chile,
como la mina Radomiro Tomic, el Abra y la parte superior, ya explotada, de
Chuquicamata.
Cerca de la mitad de los recursos de cobre del mundo se concentran
en el ambiente geológico de la Cordillera de Los Andes.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
-Los geólogos atribuyen a los procesos
hidrotermales, la gran variedad de depósitos
minerales metálicos que proporcionan la
mayoría de nuestros metales (oro, plata,
cobre, plomo, zinc, mercurio, molibdeno,
etc.).
- Otra forma de encontrar minerales:
-Meteorización: Desintegración o
descompocisión de rocas en la superficie
terrestre como consecuencia de su exposición
a los agentes atmosféricos (lluvia, viento,
hielo, etc.)
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
La meteorización libera muchos minerales
de la roca que es atacada por alguno de los
agentes exógenos nombrados.
Estos minerales son transportados en solución (por ríos, mar) o
mecánicamente (por acción de agentes exógenos: viento, lluvia, etc.)
hacia cuencas sedimentarias o bien se acumulan formando depósitos de
minerales de interés económico o industrial.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
En la búsqueda de un nuevo yacimiento
La búsqueda y definición de nuevos yacimientos son
realizadas por un equipo de profesionales, encabezado por
geólogos,
considerando
las
siguientes
atapas:
I.- EXPLORACION BASICA
II.- EXPLORACION INTERMEDIA
III.- EXPLORACION AVANZADA
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
PRIMERA ETAPA
EXPLORACION BASICA
¿Cuál es el objetivo?
Las características de las rocas
como el color y las manchas
permiten ubicar la zona de interés
donde puede haber un yacimiento
En esta primera etapa, se efectúa un reconocimiento general de un
área extensa (decenas a cientos de kilómetros) con el fin de
identificar algunas características favorables que puedan indicar la
presencia de un yacimiento.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
¿Quién la realiza?
¿Cómo se lleva a cabo la exploración básica?
El equipo de geólogos, estudia diferentes
antecedentes y aplica técnicas específicas
(mapas geológicos, imágenes de satélite,
geofísica, etc.) para seleccionar las áreas
donde desarrollar la exploración básica.
El geólogo o geóloga identifica en
terreno los sectores donde realizar
la exploración para ubicar un
yacimiento.
Una vez identificada el área, el equipo se dirige a terreno para
registrar las características de las rocas (color, textura, estructura,
presencia de minerales indicativos) y su ubicación, y para recoger
muestras que permitirán determinar el contenido de los elementos
interesantes en una explotación, tales como cobre, oro, hierro,
molibdeno,
etc.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
SEGUNDA ETAPA
EXPLORACION INTERMEDIA
¿Cuál es el objetivo?
Con ayuda de imágenes satelitales se
confirma la información de
exploración.
El objetivo de esta etapa es confirmar la existencia de
mineralización de cobre en profundidad, de acuerdo con la
información recogida en la etapa anterior.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
¿Cómo se realiza?
Una vez localizada el área de interés se realizan, con mayor detalle, trabajos geofísicos
tales como magnetometría, gravimetría, resistividad, etc. y trabajos geoquímicos como
la obtención y análisis químicos de muestras de superficie. Junto con estos análisis se
interpretan las características que interesan en diferentes mapas, lo que permite
aumentar la precisión y reducir el radio de búsqueda del mineral.
¿Qué se obtiene?
El resultado del trabajo de la etapa de exploración intermedia es la identificación de un
posible yacimiento, ubicado en un área más o menos definida, de dimensiones
aproximadas
entre
500
metros
y
5
km
por
lado.
La información recolectada permite diseñar la perforación de algunos sondajes
exploratorios, para extraer muestras de distintas profundidades y determinar la posible
continuación
de
la
mineralización
bajo
la
superficie.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Geología: entrega la información de las características físicas, químicas y
mineralógicas
del
material
a
extraer.
Planificación: elabora el plan minero, considerando todas las variables (geología,
operación, mantención, costos, plazos, etc.) que intervienen en él.
Operaciones: realiza el movimiento de material en la mina (perforación, tronadura,
carguío
y
transporte).
Mantención: debe velar por la disponibilidad electromecánica de todos los equipos
(perforadoras,
palas,
camiones,
equipos
auxiliares).
Administración: proporciona el apoyo en manejo de recursos humanos, adquisiciones,
contratos, etc.
Además, participan estamentos asesores en materias de seguridad, medio ambiente y
calidad, para lograr el cumplimiento de las normas y orientaciones correspondientes a
un trabajo seguro, limpio y de calidad.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
¿Qué es geología?
La geología es la ciencia de la historia de la tierra: Especialmente estudia los procesos del
interior de la tierra y las transformaciones que afectan a los minerales y las rocas en la
superficie de la tierra.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
El ciclo geológico
En general existen tres grandes
grupos
de
rocas:
Rocas
sedimentarias, rocas ígneas o
magmáticas
y
rocas
metamórficas.
Cada uno de los tres grupos
principales
contiene
sus
subdivisiones como en el caso de
las rocas Igneas, en rocas
intrusivas y rocas extrusivas.
Una roca puede transformarse en otro tipo de rocas a causa de cambios físicos y/o
químicos como la meteorización / erosión que puede afectar una roca ígnea para formar
un sedimento.
El ciclo geológico visualiza en primer instante los ambientes principales donde se
forman rocas: magmático / ígneo, sedimentario y metamórfico. Además muestra los
procesos principales que afectan a las rocas.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Rocas ígneas
Sí el magma sube hacia la superficie se va
a formar un volcán. Pero algunas veces no
alcanza a subir hacia la superficie por falta
de presión, entonces se van a formar
diques, stocks o lacolitos.
Las rocas ígneas o magmáticas se puede subdividir en 4 subgrupos. Las dos más
importantes son las rocas intrusivas (cristalización en altas profundidades, dentro
de la tierra), las rocas extrusivas o volcánicas (cristalización en la superficie de la
tierra).
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
En resumen, las rocas ígneas se forman a partir del magma o la lava enfriada. Si se
forma en el interior, entonces se enfría para formar una roca ígnea intrusiva. Si se
forma en la superficie después de una erupción volcánica, se convierte en una roca
extrusiva.
Las rocas sedimentarias son aquellas que han sido depositadas en el agua producto
de los procesos de meteorización y erosión.
Las rocas metamórficas son el resultado de la transformación de cualquier tipo de
roca (ígnea, sedimentaria o metamórfica), mediante fenómenos de metamorfismo
(presión y temperatura) y esto sucede en la profundidad de la corteza terrestre.
Las rocas ígneas y sedimentarias se convierten en rocas metamórficas a través de la
alta presión y calor (alta temperatura). Las rocas sedimentarias y metamórficas se
convierten en rocas ígneas en fusión de nuevo con el magma que se enfría y las
rocas ígneas y metamórfica se convierten en roca sedimentaria a través de la
erosión, que transporta estas rocas hasta el agua del mar.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Métodos de análisis
Métodos macroscópicos Solo con los ojos y
algunas herramientas se describe una roca. Las
herramientas son: Lupa, martillo, ácido
clorhídrico, un trozo de vidrio.
Se describe: Textura, color, densidad, dureza, brillo, morfología,
exfoliación (fracturamiento), tipos de minerales, otras propiedades.
Métodos microscópicos
Principalmente hay que diferenciar entre dos tipos de microscopio:
a)
Secciones
transparentes
con
luz
transmitida
y
b)
Pulidos con luz reflejada.
Análisis químicos
Existen varios tipos de análisis quimicos. Los más importantes son la
fluorescencia de rayos X y la difractometría. En ambos casos se usan
equipos especiales y una preparación de la muestra.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Explotación minera: Es el proceso o conjunto de procesos por el cual
extraemos un material natural terrestre del que podemos obtener un beneficio
económico: puede ser desde agua, hasta diamantes, por ejemplo. Se lleva a cabo
mediante pozos (caso del agua o del petróleo, entre otros), en minas, subterráneas
o a cielo abierto, o en canteras.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Para esto, se define el área del yacimiento que se explotará (denominada mineral
en lenguaje minero), de acuerdo con la ley de corte, que es la ley mínima
explotable, es decir, corresponde a la ley de mineral en que no da perdidas ni
ganancias.
El material existente bajo la ley de corte es considerado estéril o mineral de baja
ley, que podría ser recuperado a través de otro procedimiento en otro tiempo.
La extracción del material se realiza siguiendo una secuencia de las siguientes
fases:
Perforación.
Tronadura.
Carguío.
Transporte.
El producto principal de este proceso es la entrega
de mineral para ser procesado en la planta de
beneficio.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
TIPOS DE YACIMIENTO
Masivos : Cobre Porfídico ( Andina, Teniente,
Salvador, Chuquicamata, Escondida, etc. )
Manto : Paralelos a la estratificación, Potencia limitada ( Tabulares )
Veta : Claramente delimitado por roca no mineralizada ( Gran inclinación )
Lente o Bolsón : Yacimiento aislado - Placeres : Oro, Plata
EXPLOTACIÓN A RAJO ABIERTO
Las minas a cielo abierto son económicamente rentables cuando los
yacimientos son de gran tamaño, afloran en superficie o se encuentran
cerca de la superficie o la competencia del terreno no es
estructuralmente adecuada para trabajos subterráneos (como ocurre con
la arena o la grava). Cuando la profundidad del yacimiento aumenta, la
ventaja económica del cielo abierto disminuye a favor de la explotación
mediante minería subterránea (relación máxima es 3:1).
COMO SE CONSTRUYE UN
RAJO A CIELO ABIERTO
Un rajo se construye con un determinado
ángulo de talud, bancos y bermas en las que
se realiza el transporte y el carguío de los
camiones.
Este tipo de extracción se utiliza cuando los
yacimientos presentan una forma regular y
están ubicados en la superficie o cerca de
esta, de manera que el estéril que lo cubre
pueda ser retirado a un costo tal que pueda
ser adsorbido por la explotación de la
porción mineralizada.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Banco: Escalón comprendido entre dos niveles. En los cortes escalonados se ven dos
caras. Una cara horizontal que corresponde al plano horizontal mediante el cual se
extrae el material y una cara vertical lateral que representa al altura del banco.
Altura de banco: Es la distancia vertical entre dos
Niveles, desde la pata del banco hasta la cresta.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Bermas: Un banco esta compuesto por tres bermas: berma de carguío, berma de
transporte y berma de seguridad. Las bermas de carguío tienen 52 metros de
ancho, las bermas de transporte tienen 25 metros de ancho (ambas, dependiendo de
la dimensión de los equipos), y las bermas de seguridad de 3,5 metros por 1,5 metros
de alto. Además están las bermas de contención (son bermas angostas que se dejan
cada dos o tres bancos y como su nombre lo indica, es para contener todo el material
que pudiera caer de los bancos superiores).
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Rampa: es el camino en pendiente que permite el tránsito de equipos desde la
superficie a los diferentes bancos en extracción.
Tiene un ancho útil de 25 m, de manera de permitir la circulación segura de
camiones de gran tonelaje en ambos sentidos.
Pendiente: Es la inclinación del terreno con respecto al plano horizontal. La
pendiente recomendada para la construcción de rampas es de un 8%.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Ángulos de Talud: Dentro de los ángulos de talud, existen tres ángulos:
Talud de banco: Es el ángulo delimitado entre la horizontal y la línea de máxima
pendiente de la cara del banco (entre 80° y 90°).
Talud de trabajo: Es el ángulo determinado por las patas de los bancos entre los
cuales se encuentran plataformas de trabajo (20° y 30°).
Talud Final: Es el ángulo delimitado por la horizontal y la línea que une la pata del
banco inferior y la cresta del banco superior.
Este plano presenta una inclinación de 45° a 58° con respecto a la horizontal,
dependiendo de la calidad geotécnica (dureza, fracturamiento, alteración, presencia
de agua) de las rocas que conforman el talud.
ELEMENTOS QUE FORMAN UN RAJO
• Bancos
• Altura de banco
• Bermas (de seguridad y de trabajo)
• Rampas
• Pendiente
• Pata y cresta de banco
• Angulo de talud (de banco, trabajo y final)
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
¿COMO SE EXPLOTA UNA MINA A CIELO BIERTO?
Antes de iniciar la perforación, es importante
tomar en cuenta un elemento fundamental en
su planificación: el ángulo del talud final
(del rajo), el cual determinará tanto la
seguridad como la rentabilidad de la mina.
Una vez determinado los diferentes ángulos de talud, se empieza
con el retiro de toda la sobrecarga para llegar al mineral (prestriping).
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Una vez realizado el pre-striping, viene el banqueo de la mina,
comenzando con la perforación y tronadura (procesos que parten los
bloques de roca), para la posterior extracción de la roca fragmentada.