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Los Minerales Nathalia Peñaloza Practicante de Química.

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1 Los Minerales Nathalia Peñaloza Practicante de Química

2 Un mineral es un sólido inorgánico, compuesto por uno o más elementos químicos, formado a través de un proceso natural. Posee una composición química definida, lo que le otorga propiedades y características determinadas. Se puede representar a través de formulas químicas. Los Minerales

3 Son minerales que aparecen en estado puro, sin formar compuestos químicos. Están formados por átomos de la misma clase. Elementos nativos Cobre nativo (Cu) Oro nativo (Au)

4 Los minerales se encuentran en depósitos o yacimientos, que aparecen en las rocas como fisuras o rellenos de grietas. Según el origen, los minerales pueden ser: Minerales primarios. Minerales secundarios. Los Minerales

5 Estos minerales corresponden a depósitos originales. Minerales primarios Pirita (FeS 2 ) Galena (PbS)

6 Son minerales que se han formado a partir de las reacciones químicas que sufren los minerales primarios. Minerales secundarios Anglesita (PbSO 4 ) Cerusita (PbCO 3 )

7 Según como estén ordenados los átomos, iones o moléculas en un sólido, se pueden encontrar: Sólido cristalino : Tiene sus partículas internas ordenadas tridimensionalmente, de acuerdo a formas geométricas. Sólido amorfo : Carece de una estructura ordenada geométricamente. Los Minerales Vidrio (sólido amorfo) Fluorita (sólido cristalino)

8 Un Cristal es un sólido homogéneo. Presenta una estructura interna ordenada de sus partículas, sean átomos, iones o moléculas. Los Cristales Cristalografía: Es la ciencia que estudia el crecimiento, la forma y la geometría de la materia cristalina. Cristal de cuarzo

9 En un cristal, los átomos e iones se encuentran organizados de forma simétrica en celdas unitarias, que son unidades fundamentales que se repiten indefinidamente formando una estructura cristalina. En función de los parámetros de la celda unitaria, longitudes de sus lados y ángulos que forman, se distinguen 7 sistemas cristalinos. Los Cristales Sistema CristalinoEjesÁngulos entre ejes Cúbicoa = b = cα = β = γ = 90° Tetragonala = b cα = β = γ = 90° Ortorrómbicoa b c aα = β = γ = 90° Hexagonala = b cα = β = 90°; γ = 120° Trigonal (o Romboédrica)a = b = cα = β = γ 90° Monoclínicoa b c aα = γ = 90°; β 90° Triclínicoa b c aα β γ α, β, γ 90°

10 Sistema cristalinoRedes de Bravais triclínico P monoclínico PC ortorómbico PCIF tetragonal PI romboédrico (trigonal) P hexagonal P cúbico PIF

11 Las propiedades físicas de los minerales dependen de su estructura: Color Brillo Exfoliación Dureza Propiedades f í sicas de los minerales

12 Es la tonalidad del mineral El color es la característica física más evidente. Sin embargo algunos minerales presentan distintos colores debido a la aparición de impurezas en su formación. Color

13 Es el aspecto general que presenta la superficie de un mineral cuando sobre ella se refleja la luz. Puede ser de dos tipos, metálico y no metálico. A los minerales que presenta un brillo comprendido entre ambos tipos se les conoce en general con el nombre de submetálicos. Los minerales de brillo no metálico suelen ser de colores claros y transmiten la luz. La raya de un mineral no metálico suele ser incolora o de color muy débil. Brillo Oro (metálico) Caliza (no metálico)

14 Es la tendencia que tienen los minerales a partirse en laminas planas y paralelas a la cara de un cristal, al ser golpeados. Exfoliaci ó n

15 La dureza es la resistencia que ofrece un mineral a ser rayado por otro objeto o por otro mineral. Para medir la dureza de un mineral se utiliza la escala de Mohs. En esta escala los minerales van desde el más blando al más duro Dureza

16 Mineral representativo DescripciónFoto 1TalcoLa uña lo raya con facilidad 2YesoLa uña lo raya 3Calcita La punta de un cuchillo lo raya con facilidad 4FluoritaLa punta de un cuchillo lo raya 5Apatito La punta de un cuchillo lo raya con dificultad 6FeldespatoUn trozo de vidrio lo raya con dificultad 7Cuarzo Puede rayar un trozo de vidrio y con ello el acero despide chispas 8Topacio Puede rayar un trozo de vidrio y con ello el acero despide chispas 9Corindón Deja su marca en todos los demás minerales de la escala, salvo el diamante 10Diamante La única materia natural que puede rayar a un diamante es otro diamante

17 Las propiedades químicas de los minerales, se basa en la composición química de los minerales y el anión o grupo de aniones que lo componen: Propiedades químicas de los minerales ClasificaciónEjemplos Elementos nativosdiamante (C); Oro (Au) Sulfurospirita (FeS 2 ) Óxidos e hidróxidos oligisto (Fe 2 O 3 ); limonita (FeO(OH)*H 2 O) Haluroshalita (NaCl); fluorita (CaF 2 ) Carbonatoscalcita (CaCO 3 ) Nitratos y boratos salitre (NaNO 3 ); bórax (Na 2 B 4 O 7 *4H 2 O) Sulfatos y cromatosyeso (CaSO 4 *2H 2 O); crocoíta (PbCrO 4 ) Fosfatos, arseniatos, vanadatos, wolframatos y molibdatos turquesa (CuAl 6 (PO 4 ) 4 (OH) 8 *5H 2 O); wolframita (FeMn(WO 4 )) Silicatoscuarzo (SiO 2 )

18 La minería ha sido uno de los pilares fundamentales de la economía nacional. La producción minera ha contribuido con los mayores recursos para el desarrollo del país. Dentro de la minería, casi un 70% corresponde a la producción de cobre. Importancia de los minerales Mina tajo abierto en Chuquicamata

19 Minerales met á licos De ellos se extraen los metales utilizados a diario, por ejemplo, cobre para fabricar cañerías y alambres. Se caracterizan por ser maleables, dúctiles y buenos conductores del calor y la electricidad. Por ejemplo: cobre, hierro, oro, manganeso, plata. Plata

20 De ellos se extraen los minerales que se usan generalmente en la agricultura, en la industria química, en la elaboración de fertilizantes. Por ejemplo: caliza, azufre, nitratos, yodo, carbón. Minerales no met á licos Carbón

21 Minerales met á licos y no met á licos en Chile ZonaMinerales metálicosMinerales no metálicos Norte Cobre, molibdeno, oro, hierro y manganeso. Diatomita, bentonita, boratos, yodo, compuestos de litio, compuestos de potasio, salitre, apatita, nitratos, carbonato de calcio, acido sulfúrico, fosfato, cuarzo mármol, lapislázuli y caliza. Centro Cobre, molibdeno, plata y oro. Cuarzo, carbonatos, talco, caolín, pirofilita, caliza, arenas silícicas, arcilla, talco, yeso. Sur Zinc, plomo, cobre, plata y oro. Arcilla, talco y caliza.

22 El cobre (Cu) se obtiene de minerales oxidados y sulfurados que se encuentran en la naturaleza, los cuales a través de distintos procesos y procedimientos, generan el cobre puro. Al conjunto de operaciones y de procesos que se realizan para obtener metal de una mena (mineral apto para la comercialización) se le conoce como metalurgia. Metalurgia del cobre en Chile

23 Las menas chilenas de cobre tienen un alto contenido del metal: 1,5% de cobre y 0.03% de molibdeno. Se llama ley del mineral al contenido de metal con interés comercial, expresado en porcentaje. Metalurgia del cobre en Chile

24 Los yacimientos son acumulaciones naturales de minerales. La producción anual de cobre se sustenta en la extracción que se realiza en las distintas minas de nuestro país, entre ellas: Chuquicamata, El Teniente, El Salvador, Escondida y Collahuasi. Yacimientos de cobre en Ch ile

25 Proceso de producci ó n del cobre La metalurgia del cobre comprende las siguientes etapas: 1. Extracción : Se extrae el mineral de la mina a tajo (rajo) abierto o subterránea que, en forma de roca, es transportado en camiones a la planta de chancado, para continuar allí el proceso productivo del cobre. 2. Chancado : Se tritura el mineral en chancadoras y molinos, hasta dejarlo de un tamaño menor a 1.2 cm. 3. Molienda : El mineral se reduce a menos de 0,2 milímetros, tamaño adecuado para la flotación. 4. Concentración : los procesos de concentración son diferentes según se trate de minerales oxidados o sulfurados.

26 Minerales sulfurados

27 Concentraci ó n en minerales sulfurados (Calcopirita, CuFeS 2 ; Bornita, Cu 5 FeS 4 ) Flotación : Se concentra la pulpa en celdas de flotación, aumentando su contenido de cobre. Para ello, se burbujea aire desde el fondo de las celdas provocando que las partículas se adhieran a las burbujas, suban y se acumulen en la espuma. Filtración y secado : Para llevar el concentrado al proceso de fundición es necesario dejarlo con menos del 5% de humedad. Esto se consigue secándolo y filtrándolo a fuego directo. Fundición : Para separar del concentrado de cobre otros minerales (fierro, azufre y sílice) e impurezas, este es tratado a elevadas temperaturas en hornos especiales. Aquí se obtiene cobre blíster con un 96% de pureza, el que es moldeado en placas llamadas ánodos. Electrorrefinación: Los ánodos provenientes de la fundición se llevan a celdas electrolíticas para su refinación. De este proceso se obtienen cátodos de alta pureza o cátodos electrolíticos, de 99,99% de cobre..

28 Minerales oxidados

29 Concentraci ó n de minerales oxidado (Cuprita, Cu 2 O) Lixiviación : es un proceso hidrometalúrgico, que permite obtener el cobre de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una mezcla de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ). y agua. Se obtiene sulfato de cobre (CuSO 4 ) con una concentración de hasta 9 g/L. Extracción por solvente : La disolución de CuSO 4 es sometida a la acción de solventes orgánicas que capturan los iones Cu +2 en forma selectiva eliminando las impurezas de Fe, Al y Mn. El cobre se recupera usando una disolución altamente acida, con lo que alcanza una concentración de 45 g/L. Electroobtención : Se somete la solución de sulfato de cobre a una electrolisis obteniendo en el proceso un cátodo que contiene cobre de un 99,98% de pureza.

30 Proceso de producci ó n del cobre Cátodos : obtenidos del proceso de electrorrefinación y de electroobtención, son sometidos a procesos de revisión de calidad y luego seleccionados, pesados y apilados. Despacho y transporte : los cátodos son despachados en trenes o camiones hacia los puertos de embarque y desde ahí, a los principales mercados compradores.

31 Propiedades del cobre Propiedades físicasPropiedades químicas Metal de color rojizo y brillo metálico, extraordinariamente dúctil y maleable. Cristaliza en el sistema cúbico. Presenta una dureza de 2 a 3. Luego de la plata, es el mejor conductor de electricidad y calor. Se oxida lentamente al aire, cubriéndose de un compuesto verdoso, que al adherirse lo protege de la corrosión. Es resistente al agua limpia y agentes químicos. Su industria ha obtenido varias aleaciones, como el: latón (Cu-Zn), el bronce (Cu-Sn) y la alpaca (Cu-Ni-Zn).


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