Los Minerales

Nathalia Peñaloza

Practicante de Química

Un mineral es un sólidoinorgánico, compuesto por uno omás elementos químicos,formado a través de un procesonatural.

Posee una composición químicadefinida, lo que le otorgapropiedades y característicasdeterminadas.

Se puede representar a través deformulas químicas.

Los Minerales

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)

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

Estos minerales corresponden a depósitos originales.

Minerales primarios

Pirita (FeS2)

Galena (PbS)

Son minerales que se han formado a partir de las reacciones

químicas que sufren los minerales primarios.

Minerales secundarios

Anglesita (PbSO4)

Cerusita (PbCO3)

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)

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

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 Cristalino Ejes Ángulos entre ejes

Cúbico a = b = c α = β = γ = 90°

Tetragonal a = b ≠ c α = β = γ = 90°

Ortorrómbico a ≠ b ≠ c ≠ a α = β = γ = 90°

Hexagonal a = b ≠ c α = β = 90°; γ = 120°

Trigonal (o Romboédrica) a = b = c α = β = γ ≠ 90°

Monoclínico a ≠ b ≠ c ≠ a α = γ = 90°; β ≠ 90°

Triclínico a ≠ b ≠ c ≠ a α ≠ β ≠ γ

α, β, γ ≠ 90°

Sistema cristalino Redes de Bravais

triclínico

P

            

monoclínico

P C

                         

ortorómbico

P C I F

                                                   

tetragonal

P I

                         

romboédrico(trigonal)

P

            

hexagonal

P

            

cúbicoP I F

                                      

Las propiedades físicas de los minerales dependen de su estructura:

Color Brillo Exfoliación Dureza

Propiedades físicas de los minerales

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

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)

Es la tendencia que tienen los minerales a partirse en laminas

planas y paralelas a la cara de un cristal, al ser golpeados.

Exfoliación

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

DurezaMineral representativo

Descripción Foto

1 Talco La uña lo raya con facilidad

2 Yeso La uña lo raya

3 CalcitaLa punta de un cuchillo lo raya con facilidad

4 Fluorita La punta de un cuchillo lo raya

5 ApatitoLa punta de un cuchillo lo raya con dificultad

6 FeldespatoUn trozo de vidrio lo raya con dificultad

7 CuarzoPuede rayar un trozo de vidrio y con ello el acero despide chispas

8 TopacioPuede rayar un trozo de vidrio y con ello el acero despide chispas

9 CorindónDeja su marca en todos los demás minerales de la escala, salvo el diamante

10 DiamanteLa única materia natural que puede rayar a un diamante es otro diamante

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

Clasificación Ejemplos

Elementos nativos diamante (C); Oro (Au)

Sulfuros pirita (FeS2)

Óxidos e hidróxidosoligisto (Fe2O3); limonita (FeO(OH)*H2O)

Haluros halita (NaCl); fluorita (CaF2)

Carbonatos calcita (CaCO3)

Nitratos y boratossalitre (NaNO3); bórax (Na2B4O7*4H2O)

Sulfatos y cromatosyeso (CaSO4*2H2O); crocoíta (PbCrO4)

Fosfatos, arseniatos, vanadatos, wolframatos y

molibdatos

turquesa (CuAl6(PO4)4(OH)8*5H2O); wolframita (FeMn(WO4))

Silicatos cuarzo (SiO2)

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

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

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 metálicos

Carbón

Minerales metálicos y no metálicos en Chile

Zona Minerales metálicos Minerales no metálicos

NorteCobre, 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.

SurZinc, plomo, cobre, plata y oro.

Arcilla, talco y caliza.

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.

Metalurgia del 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.

Yacimientos de cobre en Chile

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.

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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).