Los Minerales Nathalia Peñaloza Practicante de Química

Los Minerales 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.

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

Los Minerales 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.

Minerales primarios Estos minerales corresponden a depósitos originales. Galena (PbS) Pirita (FeS2)

Minerales secundarios Son minerales que se han formado a partir de las reacciones químicas que sufren los minerales primarios. Cerusita (PbCO3) Anglesita (PbSO4)

Los Minerales 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. Fluorita (sólido cristalino) Vidrio (sólido amorfo)

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

Los Cristales 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. Sistema Cristalino Ejes Ángulos entre ejes Cúbico a = b = c α = β = γ = 90° Tetragonal a = b ≠ c Ortorrómbico a ≠ b ≠ c ≠ a Hexagonal α = β = 90°; γ = 120° Trigonal (o Romboédrica) α = β = γ ≠ 90° Monoclínico α = γ = 90°; β ≠ 90° Triclínico α ≠ β ≠ γ α, β, γ ≠ 90°

romboédrico (trigonal) Sistema cristalino Redes de Bravais triclínico P              monoclínico C ortorómbico I F tetragonal romboédrico (trigonal) hexagonal cúbico

Propiedades físicas de los minerales Las propiedades físicas de los minerales dependen de su estructura: Color Brillo Exfoliación Dureza

Color 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.

Brillo 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. Oro (metálico) Caliza (no metálico)

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

Dureza 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

Escala de Mohs Dureza Mineral representativo Descripción Foto 1 Talco La uña lo raya con facilidad 2 Yeso La uña lo raya 3 Calcita La punta de un cuchillo lo raya con facilidad 4 Fluorita La punta de un cuchillo lo raya 5 Apatito La punta de un cuchillo lo raya con dificultad 6 Feldespato Un trozo de vidrio lo raya con dificultad 7 Cuarzo Puede rayar un trozo de vidrio y con ello el acero despide chispas 8 Topacio 9 Corindón Deja su marca en todos los demás minerales de la escala, salvo el diamante 10 Diamante La única materia natural que puede rayar a un diamante es otro diamante Escala de Mohs

Propiedades químicas de los minerales 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: Clasificación Ejemplos Elementos nativos diamante (C); Oro (Au) Sulfuros pirita (FeS2) Óxidos e hidróxidos oligisto (Fe2O3); limonita (FeO(OH)*H2O) Haluros halita (NaCl); fluorita (CaF2) Carbonatos calcita (CaCO3) Nitratos y boratos salitre (NaNO3); bórax (Na2B4O7*4H2O) Sulfatos y cromatos yeso (CaSO4*2H2O); crocoíta (PbCrO4) Fosfatos, arseniatos, vanadatos, wolframatos y molibdatos turquesa (CuAl6(PO4)4(OH)8*5H2O); wolframita (FeMn(WO4)) Silicatos cuarzo (SiO2)

Importancia de los minerales 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. Mina tajo abierto en Chuquicamata

Minerales metálicos 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

Minerales no metálicos 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. Carbón

Minerales metálicos y no metálicos en Chile Zona Minerales metálicos Minerales 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.

Metalurgia del cobre en Chile 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 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.

Yacimientos de cobre en Chile 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.

Proceso de producción 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.

Minerales sulfurados

Concentración en minerales sulfurados (Calcopirita, CuFeS2; Bornita, Cu5FeS4) 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. .

Minerales oxidados

Concentración de minerales oxidado (Cuprita, Cu2O) Lixiviación: es un proceso hidrometalúrgico, que permite obtener el cobre de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una mezcla de ácido sulfúrico (H2SO4). y agua. Se obtiene sulfato de cobre (CuSO4) con una concentración de hasta 9 g/L. Extracción por solvente: La disolución de CuSO4 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.

Proceso de producción 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.

Propiedades del cobre Propiedades físicas Propiedades 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).