Mena (minería)

Mena es el material natural del que se pueden extraer minerales o metales con beneficio económico.[1][2][3][4] Las menas se explotan mediante un proceso de minería en yacimientos minerales también llamados depósitos minerales.

Mena de una veta de la antigua mina de Bad Grund, Harz, Alemania constituida por galena (gris muy oscuro - negro) y esfalerita (marrón oscuro) como minerales de mena principales y por calcita y otros carbonatos como ganga (colores claros)
Mena típica de una veta del yacimiento polimetálico de Huarón (Perú). Los minerales de mena son esfalerita (gris oscuro), tetraedrita (gris oscuro) y proustita (puntos rojos). El mineral de ganga principal es rodocrosita (naranja)
Mena de plomo constituida por galena y anglesita (tamaño: 4.8 × 4.0 × 3.0 cm)
Formación de hierro bandeado (BIF) en Minnesota. Las bandas de color gris plateado están constituidas principalmente por magnetita, las de color rojo por cuarzo micro-cristalino con cantidades menores de hematita y las de color claro por cuarzo micro-cristalino. En Minnesota rocas como esta son explotadas como menas de hierro, donde la magnetita es el mineral de mena principal y el cuarzo mineral de ganga. En este caso la mayoría de la hematita no se podrá recuperar por estar intercrecida con el cuarzo. En otros casos la hematita es un valioso mineral de mena
Casiterita, principal mineral de mena de estaño
Cinabrio, mineral de mena del mercurio
Galena, principal mineral de mena del plomo
Pirita es una mineral de ganga en la mayoría de los yacimientos minerales; en algunos casos se extrae azufre de la pirita y por lo tanto se puede considerar también como mineral de mena de azufre
Silvina, principal mena de potasio
Bauxita (pulida), mena de aluminio. La bauxita está principalmente constituida por boehmita, gibbsita y diasporo

Mena, minerales de mena, minerales de ganga

La mena está constituida por minerales cuya extracción produce un beneficio económico y por minerales que carecen de valor económico o cuyo aprovechamiento sería demasiado costoso. A los primeros se les denomina minerales de mena y a los segundos minerales de ganga.[5][2][3][4] Así, por ejemplo, una mena de un yacimiento de Zn-Pb-Cu puede estar constituida principalmente por los minerales de mena esfalerita (ZnS), galena (PbS) y calcopirita (CuFeS2) y los minerales de ganga cuarzo (SiO2) y calcita (CaCO3).

Los minerales de mena, es decir los que tienen interés económico, se separan de los minerales de ganga mediante procesos de metalurgia por medio de los cuales se obtienen concentrados de minerales de mena. Así. por ejemplo, en un yacimiento polimetálico de Zn-Pb-(Cu-Ag), se obtendrá en general un concentrado de zinc y otro de plomo. El concentrado de zinc está típicamente constituido por esfalerita y cantidades menores de galena, calcopirita, minerales de ganga y otros minerales. El de plomo está constituido típicamente por galena y cantidades menores de tetraedrita - tennantita, esfalerita, calcopirita, minerales de ganga y otros minerales. Los concentrados son luego enviados por lo general a fundiciones u otras instalaciones industriales de donde se extraen los metales. Por ejemplo, del concentrado de zinc se extraerá zinc, pero también pueden extraerse cantidades menores de otros metales (Pb, Cu, Bi, Ge, Cd, In, ...). Del concentrado de plomo también se podrá a menudo extraer plata (contenida principalmente en tetraedrita - tennantita) entre otros metales.

Por lo tanto la "mena" es el material natural, la roca o sedimento, que puede estar formado por uno o varios minerales con composiciones a veces complejas. Una mena de cobre es una roca o sedimento que contiene uno o varios minerales ricos en cobre (por ejemplo calcopirita, calcosita, bornita), junto a otros minerales de composición diversa. La mena de las formaciones de hierro bandeado (BIF), la fuente principal de hierro en el mundo, está constituida principalmente por los minerales de mena magnetita y hematita y el mineral de ganga cuarzo. En la mina se separa con un proceso metalúrgico la mayoría del cuarzo (y otros minerales de ganga presentes en cantidades menores) y se obtiene el concentrado de hierro, constituido principalmente por magnetita y hematita. El concentrado es enviado a fundición donde, en este caso, se separa el hierro del oxígeno.

Ganga

Asociado al concepto de mena, está el de ganga. Se llama así al conjunto de minerales de ganga, es decir los sin interés económico, que también constituyen la mena. Como se indica arriba, los minerales de ganga se separan de los minerales de mena mediante el proceso de concentración metalúrgica. Puesto que la mena, salvo rara excepción, contiene minerales de ganga, la ley del metal en la mena es más baja que el contenido del metal en los minerales de mena. Así por ejemplo, la ley de la mena del gran yacimiento de cobre de Chuquicamata es de menos de 1% de Cu (y cantidades mucho menores de Mo y Au) bajo la forma principalmente de los minerales de mena calcopirita y bornita. El más de 99% restante está constituido por la ganga, siendo cuarzo, pirita, feldespatos y micas los minerales principales de ganga.

El concepto de ganga no se debe confundir con el de roca estéril ("waste" en inglés) que es la roca no o pobremente mineralizada que debe ser extraída para poder explotar la mena. Por ejemplo en una mina a cielo abierto frecuentemente hasta centenas de metros de desmonte pueden tener que ser extraídos hasta llegar a la mena que se quiere explotar.

Ejemplos de minerales de mena

Los minerales de mena son principalmente, sulfuros, óxidos, sulfatos, carbonatos, silicatos así como los minerales elementos oro nativo y cobre nativo (el último, raramente explotado). Se debe tener en cuenta que la lista siguiente es sólo ilustrativa de algunos minerales formados por elementos de interés económico. Así, por ejemplo, la fuente principal de germanio no es el raro mineral germanita sino esfalerita, mineral que frecuentemente contiene trazas de germanio.[6]

Mineral de mena Fórmula Elemento Símbolo
Argentita Ag2S Plata Ag
Baritina BaSO4 Bario Ba
Gibbsita AlO(OH) Aluminio Al
Berilo Be3Al2(SiO3)6 Berilio Be
Bornita Cu5FeS4 Cobre Cu
Casiterita SnO2 Estaño Sn
Calcopirita CuFeS2 Cobre Cu
Siderita FeCO3 Hierro Fe
Cromita (Fe,Mg)Cr2O4 Cromo Cr
Cinabrio HgS Mercurio Hg
Cobaltita CoAsS Cobalto Co
Coltan ~(Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6 (mezcla de minerales) Tantalio Ta
Cuprita Cu2O Cobre Cu
Galena PbS Plomo Pb
Hematita Fe2O3 Hierro Fe
Ilmenita FeTiO3 Titanio Ti
Limonita ~FeO(OH)·nH2O (mezcla de varios minerales) Hierro Fe
Magnetita Fe3O4 Hierro Fe
Molibdenita MoS2 Molibdeno Mo
Pentlandita (Fe,Ni)9S8 Níquel Ni
Pirolusita MnO2 Manganeso Mn
Scheelita CaWO4 Wolframio W
Esfalerita o blenda ZnS Zinc Zn
Uraninita UO2 Uranio U
Wolframita (Fe,Mn)WO4 Wolframio W
Bórax Na2B4O7·10H2O Boro B
Fluorita CaF2 Flúor F
Halita NaCl Sodio Na
Dolomita CaMg(CO3)2 Magnesio Mg
Magnesita MgCO3 Magnesio Mg
Apatita Ca5(PO4)3 Fósforo P
Pirita FeS2 Azufre S
Silvina KCl Potasio K
Carnalita KMgCl3 Potasio K
Rutilo TiO2 Titanio Ti
Patronita VS4 Vanadio V
Germanita Cu13Ge2Fe2S16 Germanio Ge
Arsenopirita FeAsS Arsénico As
Celestina SrSO4 Estroncio Sr
Estroncianita SrCO3 Estroncio Sr
Gadolinita (Ce,La,Nd,Y)2FeBe2Si2O10 Itrio Y
Zircón ZrSiO4 Zirconio Zr
Columbita (coltán) (Fe,Mn)Nb2O6 Niobio Nb
Estibina Sb2S3 Antimonio Sb
Cerita Ce9Fe(SiO4)6(SiO3)(OH)3 Cerio Ce
Torita (Th,U)SiO4 Torio Th

Peligros

Algunos minerales contienen metales pesados, toxinas, isótopos radiactivos y otros compuestos potencialmente negativos que pueden representar un riesgo para el medio ambiente o la salud. Los efectos exactos que tienen un mineral y sus relaves dependen de los minerales presentes. Los relaves de particular preocupación son los de las minas más antiguas, ya que en el pasado los métodos de contención y remediación eran casi inexistentes, lo que generaba altos niveles de lixiviación en el entorno circundante.[7] El mercurio y el arsénico son dos elementos relacionados con la mena de especial preocupación.[8] Los elementos adicionales que se encuentran en el mineral que pueden tener efectos adversos para la salud en los organismos incluyen hierro, plomo, uranio, zinc, silicio, titanio, azufre, nitrógeno, platino y cromo.[9] La exposición a estos elementos puede provocar problemas respiratorios y cardiovasculares y problemas neurológicos.[9] Estos son de particular peligro para la vida acuática si se disuelven en agua.[7] Los minerales como los de los minerales de sulfuro pueden aumentar severamente la acidez de su entorno inmediato y del agua, con numerosos impactos duraderos en los ecosistemas.[7][10] Cuando el agua se contamina, puede transportar estos compuestos lejos del sitio de relaves, aumentando en gran medida el rango afectado.[9]

Los minerales de uranio y los que contienen otros elementos radiactivos pueden representar una amenaza importante si se produce una salida y la concentración de isótopos aumenta por encima de los niveles de fondo. La radiación puede tener impactos ambientales severos y duraderos y causar daños irreversibles a los organismos vivos.[11]

Historia

La metalurgia comenzó con el trabajo directo de metales nativos como el oro, el plomo y el cobre.[12] Los depósitos de placer, por ejemplo, habrían sido la primera fuente de oro nativo.[13] Los primeros minerales explotados fueron óxidos de cobre como la malaquita y la azurita, hace más de 7000 años en Çatalhöyük.[14][15][16] Estos eran los más fáciles de trabajar, con una minería relativamente limitada y requisitos básicos para la fundición.[12][16] Se cree que una vez fueron mucho más abundantes en la superficie que en la actualidad.[16] Después de esto, los sulfuros de cobre se habrían convertido a medida que se agotaban los recursos de óxido y avanzaba la Edad del Bronce.[12][17] La producción de plomo de la fundición de galena también puede haber estado ocurriendo en este momento.[13]

La fundición de sulfuros de cobre y arsénico habría producido las primeras aleaciones de bronce.[14] Sin embargo, la mayor parte de la creación de bronce requería estaño, y así comenzó la explotación de la casiterita, la principal fuente de estaño.[14] Hace unos 3000 años, comenzó la fundición de minerales de hierro en Mesopotamia. El óxido de hierro es bastante abundante en la superficie y se forma a partir de una variedad de procesos.[13]

Hasta el siglo XVIII, el oro, el cobre, el plomo, el hierro, la plata, el estaño, el arsénico y el mercurio fueron los únicos metales extraídos y utilizados.[13] En las últimas décadas, los elementos de tierras raras se han explotado cada vez más para diversas aplicaciones de alta tecnología.[18] Esto ha llevado a una búsqueda cada vez mayor de minerales de tierras raras y nuevas formas de extraer dichos elementos.[18][19]

Referencias
  1. Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. «mena». Vocabulario Científico y Técnico. Acceso 4 de abril de 2021.
  2. Amstutz, G. C. (1971). Glossary of Mining Geology, in English, Spanish, French and German. Stuttgart: Ferdinand Enke Verlag. pp 65
  3. Neuendorf, K.K.E., Mehl, J.P., Jr., and Jackson, J.A., eds., 2011, Glossary of Geology: American Geological Institute, 799 p.
  4. Rodríguez Álvarez, R. «Generalidades de depósitos minerales». Consultado el 3 de abril de 2021
  5. Canet, M. y Camprubí, A. (2006) Yacimientos minerales: Los tesoros de la Tierra. Fondo de Cultura Económica, México, 232 p.
  6. Höll, R.; Kling, M.; Schroll, E. (2007). "Metallogenesis of germanium – A review". Ore Geology Reviews. 30 (3–4): 145–180.
  7. Wills, B. A. (2015). Wills' mineral processing technology : an introduction to the practical aspects of ore treatment and mineral recovery (8th edición). Oxford: Elsevier Science & Technology. ISBN 978-0-08-097054-7. OCLC 920545608.
  8. Franks, DM; Boger, DV; Côte, CM; Mulligan, DR (2011). «Sustainable Development Principles for the Disposal of Mining and Mineral Processing Wastes». Resources Policy 36 (2): 114-122. Bibcode:2011RePol..36..114F. doi:10.1016/j.resourpol.2010.12.001.
  9. da Silva-Rêgo, Leonardo Lucas; de Almeida, Leonardo Augusto; Gasparotto, Juciano (2022). «Toxicological effects of mining hazard elements». Energy Geoscience (en inglés) 3 (3): 255-262. Bibcode:2022EneG....3..255D. S2CID 247735286. doi:10.1016/j.engeos.2022.03.003.
  10. Mestre, Nélia C.; Rocha, Thiago L.; Canals, Miquel; Cardoso, Cátia; Danovaro, Roberto; Dell’Anno, Antonio; Gambi, Cristina; Regoli, Francesco; Sanchez-Vidal, Anna; Bebianno, Maria João (September 2017). «Environmental hazard assessment of a marine mine tailings deposit site and potential implications for deep-sea mining». Environmental Pollution (en inglés) 228: 169-178. PMID 28531798. doi:10.1016/j.envpol.2017.05.027. hdl:10400.1/10388.
  11. Kamunda, Caspah; Mathuthu, Manny; Madhuku, Morgan (18 de enero de 2016). «An Assessment of Radiological Hazards from Gold Mine Tailings in the Province of Gauteng in South Africa». International Journal of Environmental Research and Public Health (en inglés) 13 (1): 138. ISSN 1660-4601. PMC 4730529. PMID 26797624. doi:10.3390/ijerph13010138.
  12. Rostoker, William (1975). «Some Experiments in Prehistoric Copper Smelting». Paléorient 3 (1): 311-315. ISSN 0153-9345. doi:10.3406/paleo.1975.4209.
  13. Rapp, George (2009), «Metals and Related Minerals and Ores», Archaeomineralogy, Natural Science in Archaeology (Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg): 143-182, ISBN 978-3-540-78593-4, doi:10.1007/978-3-540-78594-1_7, consultado el 6 de marzo de 2023.
  14. Penhallurick, R. D. (2008). Tin in antiquity : its mining and trade throughout the ancient world with particular reference to Cornwall. Minerals, and Mining Institute of Materials (Pbk. edición). Hanover Walk, Leeds: Maney for the Institute of Materials, Minerals and Mining. ISBN 978-1-907747-78-6. OCLC 705331805.
  15. Radivojević, Miljana; Rehren, Thilo; Pernicka, Ernst; Šljivar, Dušan; Brauns, Michael; Borić, Dušan (2010). «On the origins of extractive metallurgy: new evidence from Europe». Journal of Archaeological Science (en inglés) 37 (11): 2775-2787. Bibcode:2010JArSc..37.2775R. doi:10.1016/j.jas.2010.06.012.
  16. H., Coghlan, H. (1975). Notes on the prehistoric metallurgy of copper and bronze in the Old World : examination of specimens from the Pitt rivers Museum and Bronze castings in ancient moulds, by E. voce.. University Press. OCLC 610533025.
  17. Amzallag, Nissim (2009). «From Metallurgy to Bronze Age Civilizations: The Synthetic Theory». American Journal of Archaeology 113 (4): 497-519. ISSN 0002-9114. JSTOR 20627616. S2CID 49574580. doi:10.3764/aja.113.4.497.
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  19. Chakhmouradian, A. R.; Wall, F. (1 de octubre de 2012). «Rare Earth Elements: Minerals, Mines, Magnets (and More)». Elements (en inglés) 8 (5): 333-340. ISSN 1811-5209. doi:10.2113/gselements.8.5.333.

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