LA INGENIERÍA QUÍMICA Y LA MINERÍA A CIELO ABIERTO

Antecedentes del tema de la minería del cobre y su importancia respecto del la economía del país

Decidí referirme a este tema, porque implicaría la extracción diaria de 60,000 toneladas de material mediante explotación a cielo abierto, la inversión de 400 millones de dólares durante los siguientes cinco años, el empleo de alrededor de 3000 trabajadores, y el posicionamiento del país como el sexto exportador mundial de cobre (http://www.falconipuig.com/cyberlex/copper-mining-on-a-large-scale-in-ecuador/, 14 de marzo de 2012).

¿Por qué se hace minería a cielo abierto, y qué características tiene un sitio de explotación de este tipo?

La explotación minera a cielo abierto consiste en un método para extraer rocas o minerales de un hoyo muy grande, como el que se muestra en la fotografía siguiente (http://www.backcountrypilot.org/gallery/displayimage.php?album=1086&pos=10).

Típica mina de cobre a cielo abierto compárese el diámetro del hoyo con el tamaño de los edificios del campamento, en la parte superior derecha de la fotografía

Típica mina de cobre a cielo abierto: compárese el diámetro del hoyo con el tamaño de los edificios del campamento, en la parte superior izquierda de la fotografía

Estas minas comienzan a formarse a partir de un círculo, o elipse, que determina el diámetro máximo que tendrá el hoyo al ras de la tierra, ahondándose éste a expensas del material que se extrae (de ahí la referencia a 60,000 toneladas/día), formándose, durante este proceso, caminos periféricos de ancho suficiente para que transite la maquinaria, que corren de forma helicoidal sobre desbanques horizontales formados sobre las paredes del hoyo. A medida que el hoyo se ahonda, adopta la forma de cono invertido truncado. Los caminos para la maquinaria, y la forma geométrica del hoyo pueden observarse en la fotografía anterior.

Este tipo de minas se explota hasta que se agota el mineral, o hasta cuando su concentración decrece, haciendo  económicamente inviable la explotación. Una vez que ésta se abandona, el hoyo que queda puede servir como relleno sanitario de desperdicios sólidos, que requiere de controles para el agua, para evitar que el hoyo se convierta en un lago en los casos en que la mina esté ubicada en sitios de precipitación pluviométrica significativa, que es lo que se puede observar en la fotografía (http://en.wikipedia.org/wiki/Open-pit_mining#Chile).

¿Qué pasa con el mineral después que éste se extrae del hoyo?

El proceso para recuperar el cobre se conoce con el nombre general de hidrometalurgia, y en él lo primero que ocurre es, salvo mejores y más informados criterios, que, después de concentrar el mineral por flotación, éste se lixivia, que quiere decir, según el Diccionario de la Real Academia Española, “Tratar una sustancia compleja, como un mineral, con un disolvente adecuado para separar sus partes solubles de las insolubles” (http://lema.rae.es/drae/?val=LIXIVIAR), con una solución de cloruro de hierro. El lixiviado se filtra, obteniéndose una solución de cloruro cúprico en el filtrado, y un sólido del que se recupera azufre, y metales como plomo y plata.

El filtrado proveniente de la lixiviación se trata con un reactivo orgánico que se combina con el cobre,  que a su vez se trata, en contracorriente, con agua, en una torre de contacto, obteniéndose así cobre en forma iónica en la fase acuosa, que pasa a una celda electrolítica en la que, mezclado con sosa cáustica, se electroliza para obtener cobre metálico muy puro, lodos, y cloro gaseoso, que sirve para formar cloruro de hierro, que -a su vez- sirve para lixiviar el mineral.

Insumos y reactivos necesarios para obtener una tonelada de cobre

Lo que sigue es referencial, porque proviene de una fuente que, por decirlo de alguna manera, no es muy reciente (The Cuprex Metal Extraction Process: Recovering Copper from Sulfide Ores, R.F. Dalton, G. Díaz, R. Price, A. D. Zunkel, Journal of Mining, August 1991), y porque ninguna compañía publica los detalles de su proceso, pero es suficiente para dar una idea de lo que se requiere.

La publicación mencionada indica que, por cada tonelada de cobre que se obtenga, se requerirán: 0.20 toneladas de cloro gas, 0.608 toneladas de ácido clorhídrico, 0.203 toneladas de cloruro de sodio, 0.072 toneladas de cloruro de calcio, 0.265 toneladas de hidróxido de calcio, 0.031 toneladas de sulfito ácido de sodio, 0.329 toneladas de oxígeno, 0.118 toneladas de chatarra de hierro, 0.242 toneladas de floculante, 0.001 toneladas de reactivo orgánico, y 0.005 toneladas de keroseno. La fuente indica, que además se requerirá 4.00 MW-h, 7.41 toneladas de vapor, 33 m3 de agua de proceso, y 421 m3 de agua de enfriamiento.

Implicaciones industriales, profesionales, y económicas del proceso de obtención de cobre

Primero: Hay que convenir que no es una industria muy limpia, pero eso ya lo sabíamos.

Segundo: Se debe reconocer que la recuperación  del cobre del mineral constituye una industria compleja, que requiere de un manejo profesional impecable, y que es, en su parte de proceso, eminentemente es industria química pesada, que involucra electrolisis, torres de contacto, manejo de químicos en cantidades importantes, fenómenos de transferencia de masa, de transferencia de calor, y de transferencia de momentum.

Tercero: Es una industria que crearía empleo, mejoraría la capacidad tecnológica, ocuparía ingenieros químicos, mecánicos, eléctricos, geólogos, químicos analíticos, que generaría importantes ingresos para el país.

¿Qué les parece?

6 comments on “LA INGENIERÍA QUÍMICA Y LA MINERÍA A CIELO ABIERTO
  1. Diego Andrade dice:

    Es un desafío que tiene el país. Que lastima que esta información solo nos llegue a los medio enterados al respecto (en este caso nosotros los ingenieros o proximos ingenieros) y no sea debidamente difundida la información, que como lo comprobamos en este post, no es tan dificil de encontrar. Gracias por el aporte.

    • Si. Precisamente porque este tipo de información no se publicita adecuadamente es que se me ocurrió escribir el artículo. Usted tiene razón, además, al puntualizar que, aprovechando el recurso de la Internet, no es difícil encontrarla. Gracias por el comentario.

  2. Gaby dice:

    Creo que la extracción del cobre es muy importante desde el punto de vista industrial y tecnológico, pero también se debería investigar un poco más al respecto, con el fin de generar el menor impacto al medio ambiente. Esto es algo en lo cual sin duda debemos trabajar y aprovechar los recursos que nos han sido otrogados para generar desarrollo en el país

    • Lo que se debe hacer es implementar la minería. Creo que un país pobre no puede darse el lujo de no hacerlo. Luego hay que invertir bien el dinero que la minería produzca. El quid de la cosa es hacerlo profesionalmente, y bien. Para ello debe existir capacidad ingenieril nacional, y los ingenieros nacionales deben estar a cargo de la operación, para que se haga como se debe. Es eso, o no hacerlo, y seguir lloriqueado.

  3. Hernán Carrillo dice:

    Estimado Gastón. Muy interesante su blog. Respecto al tema de la Ingeniería Química, y la minería… es importante que nuestros próximos ingenieros noten que no solo en la planta de procesamiento, sino en las etapas iniciales del diseño de la explotación es necesaria la ingeniería. Para estimar los volúmenes de agua a manejar, para evaluar con total certeza la calidad de agua subterránea, para pensar en maneras óptimas de manejar las escombreras y ante todo los lixiviados de las mismas, para diseñar, y no solo operar los equipos de las etapas iniciales. Cuánta falta nos hacen ingenieros que no claudiquen a las órdenes o al interés económico para presentar los datos reales de los emprendimientos mineros.

    • Estimado Hernan, el meollo de los ingenieros químicos radica en que la mayoría de ellos, o una buena cantidad, son analistas y no ingenieros. Lo de claudicar o no es aún más difícil porque de empleado usted tiene que hacer lo que le digan o renunciar.

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