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EL CONOCIMIENTO DE LAS ROCAS YMINERALES INDUSTRIALES, FACTOR DELDESARROLLO ECONÓMICO SUSTENTABLE
Aníbal Gajardo Cubillos
SERVICIO NACIONAL DE GEOLOGÍAY MINERÍA
SERNAGEOMIN
III SIMPOSIO INTERNACIONAL DE ROCAS Y MINERALES
INDUSTRIALES
INSTITUTO GEOLÓGICO, MINERO Y METALÚRGICO DEL
PERÚ
TRUJILLO, PERÚ, 6-7 DE DICIEMBRE DE 2013
explotado,
INTRODUCCIÓN
Los países en vías de desarrollo han
mayormente, minerales metálicos y energéticos:
- por mayor precio respecto de la mayoría de las RMI, y/o
- por escaso desarrollo de actividades productivas
Las RMI representan los recursos minerales del tercer
milenio, insertos en las necesidades y proyecciones de unaera de economía global y desarrollo sustentable.
Constituyen materias primas básicas en actividades
productivas, algunas de ellas con grandes volúmenes deexplotación a nivel mundial y/o altos precios.
Su desarrollo está estrechamente ligado al crecimiento
económico de los países. Sin desarrollo de actividades
productivas: industria química y manufacturera,
construcción, agroindustria, minería-metalurgia, no hay
desarrollo de las RMI.
Pirámide de Toneladas
Pirámides de Wellmer 2003
Pirámide de Precios
toneladas
Anibal Gajardo - Chile
PRINCIPALES RMI
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
Alabastro
Alumbres
Alunita
Anhidrita
Apatita
Aplita
Arcilla Plástica
Arcilla Común
Arcilla Refractaria
Arenas Feldespáticas
Arenas Silíceas
Áridos
Asbestos
Baritina
Basalto y Andesita
Bauxita
Bentonita
Berilo
Betúmen
Boratos
Bromo
Caliza
Caolín
Celestita
Corindón y Esmeril
Cromita
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
51.
52.
Cuarzo y Cuarcita
Diamante
Diatomita
Dolomita
Estaurolita
Esteatita
Feldespato
Fluorita y Criolita
Fosforita
Gabro
Gemas
Grafito
Granate
Granito y Gneis
Guano
Lapislázuli
Magnesita
Mármol
Mica
Minerales de Litio
Minerales de Magnesio
Minerales de Manganeso
Minerales de Potasio
Minerales de Sillimanita
Minerales de Sodio
Minerales de Titanio
53.
54.
55.
56.
57.
58.
59.
60.
61.
62.
63.
64.
65.
66.
67.
68.
69.
70.
71.
72.
73.
74.
75.
76.
77.
Nitratos
Olivino
Oxido de Hierro
Perlita
Pirita
Pirofilita
Pizarra y Esquistos
Pórfido
Pumicita
Sal Común
Sepiolita
Serpentinita
Sienita de Nefelina
Talco
Tierras Raras
Tobas y Riolitas
Travertino
Trípoli
Turba
Vermiculita
Wollastonita
Yeso
Yodo
Zeolitas
Zircón
ECONÓMICOS
•RELACIÓN PRODUCCIÓN-CONSUMO
•CARACTERÍSTICAS DEL MERCADO
•PRECIOS NACIONALES E
INTERNACIONALES
•COMERCIO EXTERIOR
TECNOLÓGICOS
•USO
•ESPECIFICACIONES TECNICAS
•IMPUREZAS
•PROCESOS TRATAMIENTO
•SUSTITUCIÓNAnibal Gajardo - Chile
FACTORES DETERMINANTES EN EL
DESARROLLO DE LA MINERÍA DE ROCAS
Y MINERALES INDUSTRIALES•CARACTERÍSTICAS DE LOS YACIMIENTOS
•PROPIEDADES DE LOS RECURSOS
•CONOCIMIENTO DE LAS RESERVAS, EXPLOTACIÓN
Y SEGURIDAD MINERA
•CONTROL AMBIENTAL
GEOLÓGICO-MINEROS-AMBIENTALES
CARACTERÍSTICAS DE LOS YACIMIENTOS
Procesos Generadores de Yacimientos
PROCESOS MAGMÁTICOS
INTRUSIVOS
PROCESOS PEGMATÍTICOS
PROCESOS METAMÓRFICOS
PROCESOS HIDROTERMALES
PROCESOS VOLCÁNICOS
PROCESOS HIDROTERMALES
PROCESOS VOLCÁNICOS
PROCESOS RELACIONADOSAL MAGMATISMO
Procesos Generadores de Yacimientos
PROCESOS DE ALTERACIÓN
SUPÉRGENA
PROCESOS DE LATERIZACIÓN
PROCESOS DE CAOLINIZACIÓN
PROCESOS SEDIMENTARIOS
PROCESOS SEDIMENTARIOS
CLÁSTICOS
PROCESOS SEDIMENTARIOS
BIOGÉNICOS
PROCESOS SEDIMENTARIOS
EVAPORÍTICOS
PROCESOS SEDIMENTARIOS
QUÍMICOS
Yacimiento de caolín supérgeno
Yacimiento de coquinas sedimentario biogénico
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IMPORTANCIA DEL CONOCIMIENTO
GEOLÓGICO
Las propiedades físicas y químicas de las RMI, son unreflejo de los procesos (endógenos y exógenos)formadores de yacimientos.
El conocimiento de los procesos de formación y la
morfología de los yacimientos, determina tanto lasexpectativas de reservas y calidad, como sus sistemas deexplotación.
Características geológicas de yacimientos de caolín
de origen hidrotermal y de alteración supérgena, e
implicancias mineras, tecnológicas y económicas.
Yacimiento de caolín hidrotermal, vetiforme:explotación artesanal y uso como carga enpinturas, precio US$ 30/ton aprox.
Yacimiento de caolín supérgeno, mantiforme:
extracción mecanizada y uso en cerámica
blanca y carga en papel, precio US$ 100/ton
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Propiedades Físicas-Recuperables y reutilizables post
elaboración del producto final
Propiedades Químicas–Entran en reacción química en el
proceso productivo, formando
parte integral del producto final
•
•
•
•
•
•
•
•
•
ABRASIVIDADABSORCION
AISLACION TERMICA, ELECTRICA Y ACUSTICA
BLANCURA
FILTRACION
EXPANSIBILIDAD
INERCIA QUIMICA
RESISTENCIA MECANICA
REFRACTARIEDAD
Yacimientode pumicita
•
•
•
•
•
•
•
•
Al203 EN BAUXITA
BaSO4EN BARITINA
SIO2 EN CUARZO
K2O EN MINERALES DE POTASIO
LiO2 EN MINERALES DE LITIO
MgCO3 EN DOLOMITA
P205 EN FOSFATOS
NaNO3 EN NITRATOS
Yacimientode sales de potasio, litio y boro
PROPIEDADES DE LAS RMI
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USOS, ESPECIFICACIONES,
IMPUREZAS, TRATAMIENTO
USO: Aplicación de una RMI en una actividad productiva determinada, envirtud de sus propiedades físicas y/o químicas y de su interéseconómico.
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS: Conjunto de valores que reglamentan laspropiedades físicas y/o químicas que debe tener una RMI, a objeto decontar, para cada uso, con una materia prima o aditivo de la calidadmás adecuada.
IMPUREZAS: Elemento, compuesto o conjunto de ellos, cuya presencia enel recurso resulta nociva y/o antieconómica tanto para el producto aobtener, como para la maquinaria a utilizar.
TRATAMIENTO O PROCESAMIENTO: Proceso de adecuación de laspropiedades físicas y/o químicas de una RMI, previo a su utilización, afin de eliminar impurezas y adecuarla a determinado uso.
caliza siderurgia: 96% CaCO3, <2%
SiO2
Conceptos Básicos respecto de estos Factores
Respecto del Uso: RMI son
usadas en diversas actividades
productivas, en forma
independiente o interdependiente
en la elaboración de insumos y
productos finales:Cemento: caliza-puzolana-yeso-
arcilla-óxido de hierro
Cerámica roja: arcilla común
Yacimiento de calizas para cemento
Respecto de las
Especificaciones Técnicas:
Aunque sean de la misma
litología, una RMI que cumple el
requisito físico y/o químico para
un uso, constituye un recurso
diferente de la RMI que lo cumple
para otro uso:
Caliza enmienda: 76% CacO3, 15% SiO2
Yacimiento de caliza industria química
Conceptos Básicos respecto de estos Factores
Respecto de las Impurezas: el
concepto no es absoluto, por cuanto uncompuesto que constituye impureza para undeterminado uso, puede ser un constituyenteprincipal para otro uso.metalurgia: < 2% SiO2 fabricación
cemento: 16-18% SiO2
Respecto del Tratamiento: Existenprocesos de tratamiento de muy diversacomplejidad, que implican costos y productosdiferentes:
Procesos de Baja a Mediana Complejidad
•
•
•
•
•
•
Chancado y MoliendaLavado y Secado
Selección Granulométrica
Corte y Pulimentación
Flotación
Separación MagnéticaProcesos de Alta a Muy Alta complejidad
•
•
•
•
Centrifugación Continua de Alta VelocidadSeparación Magnética de Alta Intensidad
Separación Óptica
Fusión y Cristalización Secuencial
Grafito crisol
Zeolita uso suelos
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LA PRODUCCIÓN DE RMI
EMPRESAS PRODUCTORAS-USUARIAS• Producción cautiva
• RMI con potencial solo para uso interno
• Tratamiento para mejorar producto final
• Mercado del producto final, interno o externo
• Grandes industrias y yacimientos
EMPRESAS PROVEEDORAS• Gran diversidad de Usuarios-RMI-Usos
• Producción comercializada según órdenes de compra
• RMI con potencial para uso interno y externo
• Tratamiento para cumplir requisito de calidad del usuario
• Mercado de la RMI, interno o externo
• Empresas grandes, medianas y pequeñas
Grupo I: Empresas Productoras-
Usuarias del Sector Construcción
RMI de Bajo Precio/Gran Volumen
CONSTRUCCIÓN Y OBRAS CIVILES
•
•
•
CEMENTO Y CAL HIDRAULICA
ESTRUCTURAS Y REVESTIMIENTO
CARRETERAS, PUENTES, TUNELES,
REPRESAS
Planta de cemento
Grupo II: Empresas Proveedoras
del Sector Químico-Industrial
RMI de Alto Precio/Gran Volumen
INDUSTRIA QUÍMICA
•
•
•
•
•
•
MEDICINA Y FARMACIA
DETERGENTES, JABONES,
SOLVENTES
INSECTICIDAS Y QUIMICOS
AGRICOLAS
TEXTILES Y NYLON
COMBUSTIBLES LÍQUIDOS
FERTILIZANTES
Planta de cloruro de potasio
Grupo III: Empresas Proveedoras de los Sectores
Manufacturero, Minero-Metalúrgico y AgroindustrialRMI de Alto Precio/Pequeño Volumen
INDUSTRIA MANUFACTURERA
•
•
•
•
•
•
•
•
VIDRIO
CERAMICA
PAPEL
PINTURAS Y ESMALTES
CAUCHO, GOMAS, PLASTICOS
ABRASIVOS
AISLANTES
FILTRANTES Y ABSORBENTES Planta caolín para pigmento y carga
MINERÍA-METALURGIA
•
•
•
•
FLUJOS Y FUNDENTES
FLOTACION
MOLDES DE FUNDICION
REFRACTARIOS
AGROINDUSTRIA
•
•
•
•
CORRECTORES DE SUELOS
DESINFECTANTES
FILTRANTES Y ABSORBENTES
CRIANZAANIMAL Planta de cal para metalurgia
Salar andino: boratos, cloruros, carbonatos
y sulfatos
FACTORES DETERMINANTES DEL PRECIO
• Existencia de varios recursosen un yacimiento
• Distancia del yacimiento al centro
de consumo y/o tratamiento
• Propiedades físicas y químicas
• Sistema de explotación
Yacimientos de áridos y centro de consumo
Yacimiento de nitratos: rajo abierto, mecanizado
FACTORES DETERMINANTES DEL
COMERCIO EXTERIOR
EXPORTACIONES DE RMI DE GRANDES VENTAJAS COMPARATIVAS• Yacimientos con importantes reservas y favorable ubicación
• RMI de alta calidad tecnológica
y facilidad de recuperación
• Transporte de bajo costo
• Condiciones de comercializaciónfavorables Transporte marítimo
IMPORTACIONES DE RMI POR DIVERSAS RAZONES• RMI inexistentes en el país
• RMI escasos, debe suplirse demanda
• RMI importados son de bajo precio
• RMI importados son de alta calidad
• RMI controlados por Royalties
Sal de MéjicoAnibal Gajardo - Chile
Anibal Gajardo - Chile
EN CONSECUENCIA, LAS RMI ESTÁN:
DEFINIDAS POR EL USO
que depende de sus características geológico-mineras yde sus propiedades tecnológicas
DETERMINADAS POR EL MERCADO
que se rige por estrictas especificaciones técnicas ycontroles de calidad, y
CONDICIONADAS POR EL TRATAMIENTO
que permite alcanzar los niveles de calidad y valoragregado que hagan rentable su explotación y venta
LAS RMI Y EL DESARROLLO
ECONÓMICO SUSTENTABLE
RMI Y MEDIOAMBIENTE
• 1.- LA MINERÍA DE RMI IMPACTA AL MEDIOAMBIENTE:
Legislación Ambiental : Sistema de Evaluación de ImpactoAmbiental de la Minería (SEIA)
• 2.- LA MINERÍA DE RMI ES IMPACTADA O AFECTADA POR EL
MEDIOAMBIENTE
Planificación Territorial
• 2.- LA MINERÍA DE RMI FAVORECE AL MEDIOAMBIENTE
Las RMI Ambientales
1.- ACTIVIDAD MINERA DE RMI E IMPACTOS
AL MEDIOAMBIENTE
Explotación de salares
• Extracción salmueras
-Afecta napas agua
-Incrementa subsidencia
• Construcción Caminos
-Aumenta ruido y polvo
• Construcción Campamentos
-Afecta napas agua
-Impacto cultural y visual
Explotación desales de litio, potasioy boroen salar
1.- ACTIVIDAD MINERA DE RMI E IMPACTOS
AL MEDIOAMBIENTE (cont.)
Explotación de áridos
• Extracción rajo abierto
-Debilitamiento terreno
-Afecta napas agua
• Construcción caminos
-Aumenta ruido y polvo
-Afecta flujo de tráfico
• Construcción campamentos
-Afecta napas agua- Impacto visual
Extracción de áridos afectandoroca y suelo agrícola
2.- Actividad Minera de RMI es Impactada por
el Medioambiente
Fenómenos naturales
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Volcanismo
Sismos
Tsunamis
Inundaciones
Activación de Fallas
Erosión
Licuefacción
Remoción en masa
Lluvias y Nevazones
Caída de rocas afectando ruta a minas decaliza y yeso para cemento
2.- Actividad Minera de RMI es
Impactada por el Medioambiente (cont.)
Factores antrópicos
• Construcciones (habitación,servicios, recreación)
• Vertederos
• Tranques de relave
• Desmontes
• Embalses
• Redes y ductos de todo tipo
• Vías férreas
• Carreteras y caminos
• Puertos y AeropuertosDesarrollo Inmobiliario sobre depósitos
de arcilla para ladrillos
3.- LA MINERÍA DE RMI FAVORECE AL MEDIO
AMBIENTE
RMI Ambientales: se utilizan en la prevención,reducción y remediación de daños ambientales
Las RMI Ambientales pueden dividirse en las siguientes dos categorías:
RMI de Aplicación Directa: aquellas cuya aplicación para un beneficioambiental se realiza sin procesos productivos intermedios.
RMI de Aplicación Indirecta: aquellas que se aplican como materia prima oaditivo, en la elaboración de un producto intermedio o final, utilizadopara beneficiar el ambiente y/o proteger la salud y bienestar de lasociedad.
RMI AMBIENTALES DE APLICACIÓN DIRECTA
Ámbitos de Aplicación
Contaminación de aguasIntervienen por efecto físico y/o químico
para el tratamiento de aguas de distintoorigen y naturaleza, especialmente
potable e industrial, en forma previa a sudisposición final o reutilización.•alumbres, arena silícea, bentonita,caliza, carbonato de sodio, cloruro desodio, diatomita, granate, perlita,sulfato de sodio, zeolitas
Yacimiento de arenas silíceas
RMI AMBIENTALES DE APLICACIÓN DIRECTA
Ámbitos de Aplicación (cont.)
Contaminación del aireActúan principalmente abatiendo porreacción química las sustanciascontaminantes, previo a su emisión a laatmósfera, o absorbiendo y captandoemanaciones gaseosas de distinto
origen:•caliza, sulfato de sodio, yeso, zeolitas
Asimismo, contribuyen eficientemente ala desodorización de planteles de crianzaanimal y de lechos de mascotas:•bentonita, sepiolita, zeolitas
Yacimiento de zeolitas
RMI AMBIENTALES DE APLICACION DIRECTA
Ámbitos de Aplicación (cont.)
Degradación de suelosParticipan en la recuperación y
acondicionamiento de suelos que hansufrido los efectos de erosión, acidez ysobreexplotación.
•arcilla común, bentonita, caliza,perlita, pumicita, yeso
Disposición de Residuos
SólidosSe emplean para acondicionar terrenos
receptores de residuos, como rellenossanitarios, sea como sellantes o comobarreras de fluidos contaminantes.
•arcillas especiales, bentonita, sepiolita,zeolitas
RMI AMBIENTALES DE APLICACION INDIRECTA
Ámbitos de Aplicación
INDUSTRIA MANUFACTURERA
Decolorantes, absorbentes, anticorrosivos,
cargas, pigmentos y extendedores para laelaboración de diferentes productos finales.
Decolorantes y Absorbentes Industriales
•bentonita, sepiolita, zeolitas.
Anticorrosivos Industriales
•basalto.
Cargas Industriales resistentes al fuego, laenergía eléctrica y la corrosión.•mica
Pigmentos y extendedores naturales
•caliza, caolín, talco, yesoYacimiento de caolín
RMI AMBIENTALES DE APLICACION INDIRECTA
Ámbitos de Aplicación (cont.)
AGROINDUSTRIA
Filtrantes y captadores de toxinas
en diferentes productos alimenticios.
Filtrantes de alimentos líquidos
•arena silícea, diatomita, perlita.
Captadores de toxinas en alimentos
•bentonita, zeolitas.
CONSTRUCCION Y OBRAS VIALES
Materia prima en la elaboración de
aislantes, sustitutos y cementos especiales.
Aislantes térmicos y acústicos
para construcción y obras viales.
•arcilla expandida, basalto,
•diatomita, perlita, pizarra, pumicitaSustitutos del asbesto•arena silícea, cuarzo
Materia prima para cementos especiales
•caliza, pumicita
Yacimiento de cuarzo
LAS RMI Y EL DESARROLLO
ECONÓMICO SUSTENTABLERMI Y ORDENAMIENTO TERRITORIAL
Estudios de RMI permiten identificar factores que determinan la explotación, no
explotación y preservación de yacimientos, especialmente en el área de influenciade grandes centros poblados.
Estos forman parte de estudios de Geología para el Ordenamiento Territorial, que
incluyen recursos minerales, hídricos y energéticos, y Peligros Naturales yAntrópicos que pudieran afectar su explotación.
Respecto de las RMI del Sector Construcción, la Planificación Territorial debe
considerar:
-su preservación en sectores cercanos a grandes centros poblados,
-su explotación bajo estándares que prevengan daños al medio ambiente(suelo, aire y agua), y que confirmen la seguridad de las operaciones ante elimpacto de peligros geológicos (sismos, tsunamis, volcanismo, remociones enmasa e inundaciones) y ante actividades antrópicas, (desarrollo inmobiliario yconstrucción de obras de diferente naturaleza).
ESTUDIO DE CASO
Estudio de Depósitos de Rocas y Minerales Industriales (RMI) deuso en Construcción, en el Ordenamiento Territorial (OT) de
las Grandes Ciudades, Chile.Rodrigo Carrasco O.; Aníbal Gajardo C. SERNAGEOMIN 2009
Objetivo
Establecer una Metodología de Estudio para RMI, con la finalidad que suexplotación se efectúe en el marco del OT, especialmente en el área de lasgrandes ciudades del país, tanto para proteger la salud, bienestar yseguridad de la población, como para preservar las RMI destinadas asatisfacer sus futuros requerimientos.
Factores Determinantes en la Explotación
de RMI para OT
Características geológicas ypropiedades tecnológicas delas unidades litológicas
Distribución de la propiedadurbana y rural
Concesiones mineras deexplotación y exploración
Capacidad de uso del suelo
Depósito fluviales (Qfa), fuente de áridos
Suelos Clase II
Factores Determinantes en la Explotación
de RMI para OT (cont.)
Vulnerabilidad de acuíferosa la contaminación
Peligro de inundaciones
Alta vulnerabilidad del acuífero
Peligro de remociónen masa
Respuesta sísmica
Peligro de remociones en masa
Unidad A B C D E
Qfa F C II,III AV ZMP R-MM
Análisis de Resultados
Caracterización de la unidad Qfa, principal fuente de áridos
•
•
•
•
•
A: Características Geológicas: F = Favorable; Propiedades Tecnológicas: C = Cumple
B: Clases de Uso del Suelo: II y III = Las de mayor interés
C: Vulnerabilidad de Acuíferos: AV = Alta
D: Peligro de Inundaciones: ZMP = Zona de moderado peligro
E: Respuesta Sísmica: R-MM = Regular a muy mala
Unida
d
Litoló
g.
Tipo
Árid
o
Espe
sor
(m)
Dens
id.
Real
%Fino
s,
Materi
a
Orgáni
ca
Clorur
os
y
Sulfato
s
Reactiv
d.
Álcali-
agregad
o
Qfa Grav
a,
arena
Espe
sor
(m)
Cum
ple
Cumpl
e
- -
Qfa Grav
a,
arena
<5 Cum
ple
Cumpl
e
- -
Qfa Grav
a,
arena
<5 - - Cumpl
e
Inocua
Qf Grav
a,
arena
<5 - - Cumpl
e
Potencia
l
Qfa Aren
a
<5 - - Cumpl
e
Potencia
l
Factores Favorables para la Explotación
de Áridos, Unidad Qfa
Importante potencial geológico de la
Unidad Qfa, fuente actual de áridosAdecuadas propiedades tecnológicas
de los áridos de la Unidad Qfa
Factores Desfavorables para la Explotación de
Áridos, Unidad Qfa
Directamente relacionada con suelos
Clases II y III, los de mayor aptitud agrícola
Constituye un sector de alta vulnerabilidad
a la contaminación de sus acuíferos
Factores Desfavorables para la Explotación de
Áridos, Unidad Qfa (cont.)
Presenta un moderado peligro deinundación
Presenta una regular a muy mala
respuesta sísmica.
Conclusión de la Caracterización de la Unidad
Qfa
La extracción de áridos desde la unidad Qfa, debería ser limitadadrásticamente, o efectuada bajo estrictas normativas que impidan losefectos negativos de los factores identificados, especialmente:
1.- la contaminación de los acuíferos con las faenas de extracción yprocesamiento, que afectan la salud de la población.
2.- el impacto de la explotación sobre los suelos de Clase II y III, queafecta la subsistencia de diversos cultivos y reduce el abastecimiento deproductos agrícolas a la población.
3.- los efectos de las inundaciones sobre los suelos de fundación de lasinstalaciones extractivas y de procesamiento, y sobre los accesos, queimplican un riesgo para la seguridad del personal.
4.- los efectos de los sismos de gran intensidad, en la forma deremociones en masa en las canteras y de licuefacción en terrenossaturados, que afectan la seguridad del personal y la actividadextractiva.
GraciasAníbal Gajardo C. [email protected]
