ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA

CURSO:METALURGIA 1

ING. VICTOR ALVAREZ TOHALINO

CAPITULO I

ASPECTOS GENERALES DE LOS MINERALES

ROCA• Material consolidado conformado por granos de

uno o más minerales. • Siguen un ciclo en el que se forman, depositan,

hunden y se vuelven a formar. • El ciclo lleva desde miles hasta millones de años.

Rocas

ígneas Metamórficas Sedimentarias

Formadas por la solidificación de

magma.

Formadas a partir de rocas metamórficas o ígneas preexistentes que han sufrido modificación en textura y composición.

Formadas por la consolidación de fragmentos y partículas desintegradas de rocas preexistentes.

CICLO DE LAS ROCAS

ESTRUCTURA DE LA TIERRA

MINERAL

• Sólido de estructura homogénea.• Sustancia inorgánica formada naturalmente por

procesos geológicos y agentes atmosféricos.• Posee composición química definida y arreglo

atómico ordenado.• Constituido por un solo elemento químico o una

combinación de elementos químicos.• Se conoce que en la tierra existen de cerca de

3000 tipos de minerales.• Se extrae de la tierra si tiene valor económico.

MINERALC

las

ific

ac

ión

Elementos Nativos

Sulfuros

Óxidos-hidróxidos

Nitratos-carbonatos

Sulfatos-cromatos

Haluros

Fosfatos-arsenatos

Silicatos

cobre-plata-oro-hierro-grafito-diamante

anglesita-baritina-yeso-celestina

halita-fluorita

hematita-magnetita-casiterita-corindón

covelita-calcopirita-blenda-galena-pirita

malaquita-cerusita-siderita-calcita

apatito-turquesa

topacio-jadeíta-mica-talco-zeolita

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALES

1. Crucero, clivaje o exfoliación:

Tendencia de un mineral cristalino a romperse en ciertas direcciones definidas formando superficies mas o menos lisas.

Ruptura en una dirección preferencial.– Por la dirección: Cúbico, octaédrico, romboédrico,

prismático, pinacoidal.– Por la facilidad de su obtención y el tipo de

superficie: Perfecto, preciso, interrumpido, trazas,

difícil.

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALES

Cúbico (halita) Romboédrico (calcita)

Octaédrico (fluorita) Pinacoidal (muscovita)

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALES

2. Fractura:

Forma o tipo de superficie obtenida al romper un mineral cristalino en una dirección distinta al crucero o clivaje.• Concoidea: superficie suave.• Plana: superficie que presenta pequeñas

asperezas.• Desigual: superficie áspera y enteramente irregular.• Ganchuda: superficie similar a la rotura del alambre. • Medalla: superficie que muestra formas agudas y

cerradas.

PROPIEDADES FÍSICAS

3. Dureza:

Resistencia a rayar su superficie. Depende de la estructura cristalina y la fuerza de los enlaces.

Escala de Mohs

1 Talco

2 Yeso

3 Calcita

4 Fluorita

5 Apatito

6 Ortoclasa

7 Cuarzo

8 Topacio

9 Corindón

10 Diamante

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALES

4. Gravedad específica (densidad relativa):

Relación entre el peso del mineral y el peso de un igual volumen de agua (4°C).

Depende de la estructura cristalina y el empaquetamiento atómico.

OroGE. = 19,3

Galena GE. = 7,5

CuarzoG.E. = 2,7

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALES

5. Color:

Sensación que depende del efecto combinado de la luz monocromática. Se observa a simple vista y usando siempre luz natural. Depende de la composición química y la presencia de impurezas (elementos traza).

6. Raya:Color del polvo fino de mineral. No presenta variaciones. El color del mineral puede tener variaciones, pero la raya es generalmente invariable.

FORMAS DE LOS MINERALES

Fenómenos

Isomorfismo Polimorfismo

Sustitución de los átomos de un elemento por átomos de otro

similar en la estructura cristalina sin afectar estructura

atómica

Diferencias en la estructura cristalina y por lo tanto en las propiedades físicas pero la

misma composición química

Pirita (FeS2) – calcopirita (CuFeS2)Pirita (FeS2) – arsenopirita (FeAsS)

Blenda (ZnS) – esfalerita (ZnS)Pirita (FeS2) – marcasita (FeS2)

BORNITA

Fórmula química: Cu5FeS4

Clase:              SulfurosEtimología:      En honor del mineralogista alemán Von Born (1742 - 1791).Propiedades físicas:Color: De rojo púrpura a bronce pardo.

Raya:   Negra.

Brillo:    Metálico.

Dureza:  3

Densidad:   5.07 g/cm3

Óptica:  Opaco. Rosa si está pulido o azul rojizo si está oxidado.

Otras: Pátina roja con irisaciones.

Química: Contiene 63.4% de cobre y 11.1% de hierro. Soluble en ácido nítrico por encima de 475º. Forma solución sólida con la calcopirita.Empleo:  Mena de cobre secundaria.

CALCOPIRITA

Fórmula química: CuFeS2

Clase:              SulfurosEtimología:      Deriva de la palabra griega que significa "cobre" y de pirita.Propiedades físicas:Color: Amarillo latón verduzco.

Raya:   Negro verdosa.

Brillo:    Metálico.

Dureza:  3.5 a 5

Densidad:   4.3 g/cm3

Óptica:  Opaco. Color amarillo característico.

Química:   Contiene el 34.5% de cobre, el 30.5% de hierro y el 35% de azufre.

Empleo:   Importante mena de cobre.

CALCOSITA

Fórmula química:   Cu2S

Clase:    SulfurosEtimología:   Deriva del griego "calkos" que significa cobre.Propiedades físicas:

Color: Gris plomo o negro.

Raya:   Negra.

Brillo:    Metálico cuando no tiene pátina.

Dureza:  2.5 a 3

Densidad:   5.6 g/cm3

Óptica:  Opaco. Gris azulado o azul.

Química:Contiene el 79.8% de cobre y el 20.1% de azufre. Aparecen pequeñas cantidades de Fe y Ag..Empleo:   Importante mena de cobre.

CUPRITA

Fórmula química:           Cu2O

Clase:              ÓxidosEtimología:      Derivado del latín "cuprum" cobre. Propiedades físicas:Color: Rojo rubí cuando es pura.

Raya:   Rojo castaño.

Brillo:    De metálico a adiamantino.

Dureza:  De 3.5 a 4

Densidad:   6 g/cm3

Óptica:  Opaco, de color gris azulado, reflexiones internas rojas.

Otras:

Química: Contiene 88.8% de cobre y generalmente algo de hierro.Forma de presentarse: Generalmente cristales octaédricos, aunque no son raros los cristales cúbicos o dodecaédricos. En ocasiones en cristales fibrosos de intenso color rojo (Calcotriquita). También masivo y compacto de grano fino. Génesis: Mineral de tipo supergénico en la zona de oxidación superior de los filones cupríferos.Empleo:       Mena de cobre.

TETRAEDRITA

Fórmula química:     Cu12Sb4S13

Clase:  SulfosalesEtimología:   Por la habitual forma tetraédrica de sus cristales.Propiedades físicas:

Color: Negro grisáceo.

Raya:   Negra parda.

Brillo:    Metálico.

Dureza:  3 a 4.

Densidad:   5 g/cm3

Óptica:  Opaco. De color gris con tinte marrón u oliva, azulado si está incluido en calcopirita. Isótropo.

Otras:

Química:  Contiene 45,77% de Cu, 29,22% de Sb y 25,01% de S. El Fe, Ag, Pb, Zn, Hg, Ni y Co pueden sustituir al Cu.Forma de presentarse: Generalmente en hábito tetraédrico, aunque a veces viene condicionado por el hábito de la calcopirita, a quien recubre. También en formas masivas o granudas diseminadas.Empleo:       Mena de cobre.

MOLIBDENITA

Fórmula química:        MoS2

Clase:     SulfurosEtimología:   Proviene de la palabra griega "molybdos" que significaba plomo, metal con el que se confundía el molibdeno.Propiedades físicas:Color: Gris de plomo algo azulado.

Raya:   Negra grisácea o verdusca.

Brillo:    Metálico algo mate.

Dureza:  1 a 1.5

Densidad:   4.65 g/cm3

Óptica:  Opaco. Blanco, fuerte pleocroismo de blanco a gris, fuerte anisotropismo.

Otras: Tacto graso, flexible y superficie escamosa.

Química: Contiene el 59.9% de molibdeno y en ocasiones hasta 0.3% de renio.Forma de presentarse:  En placas hexagonales o prismas cortos o en masas escamosas compactas.Empleo:  Principal mena del molibdeno.

ARGENTITA

Fórmula química:       Ag2S

Clase:         SulfurosCristalografía: Propiedades físicas:

Color: Negro grisáceo

Raya:   Negra brillante

Brillo:    Metálico

Dureza:  De 2 a 2.5

Densidad:   7.3

Óptica:  Opaco.

Otras: Mineral muy sectilQuímica: Contiene el 87.1% de plata. Presenta dimorfismo con su forma cúbica argentita estable por encima de 173º C, mientras que por debajo de esa temperatura es estable su forma monoclínica.

GALENA

Fórmula química:  PbSClase:          SulfurosEtimología:  Deriva del término italiano "galena“ aplicable en un principio a todas las menas de plomo.

Propiedades físicas:

Color:Gris plomo.

Raya:   Gris oscura.

Brillo:    Metálico.

Dureza:  2.5

Densidad:   7.5 g/cm3

Óptica:  Opaco. Blanco isótropo. pits triangulares.

Química: Contiene el 86.6% de plomo con pequeñas cantidades de cadmio, antimonio, bismuto y cobre. El azufre puede estar sustituido por selenio, dando el término de la serie isomorfa Clausthalita o por teluro llamándose entonces Altaita. Puede tener abundante plata - variedad Galena Argentífera. La galena con estaño se denomina Plumboestannina. Empleo: Es prácticamente la única fuente de plomo y una importante mena de plata.

ESFALERITA

Fórmula química:           (Zn,Fe)SClase:            SulfurosEtimología:    La palabra deriva del término griego que significa "traidor", el otro término de este mineral blenda proviene del alemán "blenden" que significa ofuscar pues pese a su parecido con la galena no daba plomo.

Color: Castaño, negro e incluso verde y amarillo.

Raya:   Blanco pardusca.

Brillo:    Resinoso.

Dureza:  3.5 a 4

Densidad:   4 g/cm3

Óptica:  Traslúcido e incluso transparente. Con luz reflejada aparece de color gris y reflexiones internas amarillas, pardas o rojizas, dependiendo del contenido en hierro.

Química: Contiene el 67% de zinc y el 33% de azufre. El hierro (por sustitución del zinc) puede llegar al 36.5%, constituyendo la variedad mineral llamada Marmatita de color negro.

HEMATITA

Fórmula química:           Fe2O3

Clase:              ÓxidosGrupo:               de la hematitesPropiedades físicas:

Color: De gris a rojo.

Raya:   Roja.

Brillo:    Metálico gris a térreo en los ocres.

Dureza:  5 a 6

Densidad:   5.26 g/cm3

Óptica:  Opaco, algo traslúcido. Color blanco azulado con reflexiones internas rojas.

Otras: En los ejemplares metálicos se aprecian irisaciones.

Química: Contiene un 70% de hierro, pudiendo tener, además, titanio y manganeso. Se disuelve lentamente en   clorhídrico.Forma de presentarse: Cristales generalmente tabulares o formando rosetas. En masas botroidales o reniformes con estructura radiada. También micáceo, hojoso (Especularita) y terroso (Ocres).Empleo: Es al mena más importante de hierro. Se emplea también como pigmento, ocre rojo y para polvo de pulir.

MAGNETITA

Fórmula química:           Fe3O4

Clase:              ÓxidosGrupo:               de la espinelaEtimología:      Probablemente derivada del nombre de la localidad de Magnesia,.Propiedades físicas:

Color: Negro.

Raya: Negra.

Brillo: Metálico.

Dureza: 5 a 6.5

Densidad: 5.2 g/cm3

Óptica: Opaco, de color gris e isótropo.

Otras: Caracterizado por su fuerte magnetismo.

Química:  Contiene el 31.03% de FeO y el 68.97% Fe2O3. Existen sustituciones de Fe por

magnesio y manganeso. El vanadio también puede reemplazar al hierro dando lugar a la Coulsonita. La magnetita pulverizada es soluble en clorhídrico concentrado.Forma de presentarse: Frecuentemente en cristales octoédricos, raramente en dodecaédricos. Masivo o diseminado en agregados granudos compactos, también en arenas sueltas magnéticas.Empleo:       Importante mena de hierro.

CASITERITAFórmula química:           SnO2

Clase:               ÓxidosGrupo:               del rutiloEtimología:       De la palabra griega "kassiteros" que significa estaño.

Propiedades físicas:

Color:De negro a blanco pasando por pardo que es el más corriente.

Raya:   Blanca.

Brillo:    Adamantino craso, resinoso.

Dureza:  De 6 a 7.

Densidad:   7 g/cm3

Óptica:  Opaco pule muy mal. Color gris mate, con reflexiones internas pardo amarillentas.

Otras:

Química: Contiene el 78.6% de estaño y el 21.4% de oxígeno, con algo de hierro, niobio y tántalo sustituyendo al estaño. Infusible e insoluble.Forma de presentarse: Normalmente en cristales de hábito prismático o bipiramidal, siendo frecuente la macla en visera o pico de estaño. También a menudo masivo o granular, en formas reniformes o fibroso radiadas. (estaño leñoso).Empleo:       Principal mena de estaño.

CINABRIO

Fórmula química:      HgSClase:    SulfurosEtimología:    Se supone que el nombre procede de la India refiriéndose a una resina de color rojo.Propiedades físicas:

Color: Rojo púrpura.

Raya:   Roja más clara.

Brillo:    De adamantino a térreo.

Dureza:  2.5

Densidad:   8.1 g/cm3

Óptica:  Traslúcido. Gris azulado, con reflexiones internas rojas.

Otras: Brillos plateados debidos al mercurio.

Química: Contiene el 86.2% de mercurio, aunque suele estar muy impurificado.Forma de presentarse:    En cristales romboédricos con maclas de penetración. La forma más frecuente de presentarse es en masa granular..Empleo: Es la única fuente importante de mercurio. Este metal se utiliza en aparatos eléctricos, instrumentos de control industrial, preparación electrolítica del cloro y la sosa cáustica y como amalgamador del oro etc.

PIRITAFórmula química:           FeS2

Clase:              SulfurosEtimología:      Deriva un término griega que significa "fuego" en alusión a su capacidad de desprender chispas al ser golpeada con el eslabón.Propiedades físicas:

Color: Amarillo latón.

Raya:   Gris o pardo negra.

Brillo:    Metálico.

Dureza:  6 a 6.5

Densidad:   5.02 g/cm3

Óptica:  Opaco. Color crema amarillento.

Otras: Fácilmente se limonitiza. Es el sulfuro más duro, paramagnético y termómetro geológico.

Química:       Contiene el 46.4% de Fe y el 53.6% de azufre. El arsénico, antimonio y níquel pueden entrar en la red.Forma de presentarse:   Es uno de los minerales que cristalizan con mayor facilidad. Son típicos los cubos más o menos equidimensional, el octaedro y el pentagonododecaedro (o piritoedro). También en formas masivas granudas, testáceas, mamelonares etc...Empleo:   La pirita suele tener asociada oro y cobre

ARSENOPIRITA

Fórmula química:        FeAsSClase:         SulfurosPropiedades físicas:

Color: Blanco de plata.

Raya:   Negra.

Brillo:    Metálico.

Dureza:  5.5 a 6

Densidad:   6 g/cm3

Óptica:  Opaco, anisotropismo intenso en tonos rojos y violáceos.

Química: Contiene el 46% de arsénico, 34.3% de hierro siendo el resto azufre.

Forma de presentarse: Cristales prismáticos y maclados polisintéticamente. También en formas masivas.

Empleo: Es la principal mena de arsénico. La mayoría del arsénico se recupera en forma de óxidos como subproducto de la fusión de menas arseniales de cobre, plomo, plata. Se emplea para aleaciones con plomo.

PIRROTITA

Fórmula química:          Fe1 - xS

Clase:              Sulfuros.Etimología:      Deriva del término griego "Pyrrothes" que significa "rojizo".Propiedades físicas:

Color: Bronce pardo.

Raya:   Negra verdosa.

Brillo:    Metálico.

Dureza:  4

Densidad:   4.6

Óptica:  Mineral opaco. Color pardo rosáceo característico. Elevada anisotropía y reflectividad.

Otras: Propiedades magnéticas, en especial las variedades con déficit en Fe.

Química:   El contenido en Fe es variable con el término x comprendido entre 0 (Troilita) y 0.2. Cantidades variables de níquel y cobalto.Forma de presentarse:   Cristales de hábito tabular o raramente piramidal, siendo frecuentes las masas granudas o laminares.Empleo:   Como mena de níquel.

GANGAS DEL TIPO NO METALICOCUARZO

• Fórmula: SiO2.

• Clase: óxidos.• Color: incoloro, teñido por

impurezas.• Brillo: vítreo o graso.• Dureza: 7• Densidad: 2,65.• Cristal: sistema hexagonal• Óptico: transparente o translúcido.• Mineral más abundante.

CALCITA

• Fórmula: CaCO3.

• Clase: carbonatos.• Color: incoloro, teñido por

impurezas.• Brillo: vítreo o graso.• Dureza: 3• Densidad: 2,72.• Cristal: sistema hexagonal• Mineral más común después del

cuarzo.

MENA METALICA

• Agregado de minerales de interés y gangas.• Beneficiable por su importancia geológica y

económica.• A partir de los minerales de interés se pueden

extraer uno o más metales valiosos.• Gangas son minerales sin metal valioso, que se

desechan durante el procesamiento del mineral.

Mena metálica

Minerales de interés

Gangas

Metal valioso

MENAS METALICAS

Menamonometálica

Contiene solo un

metal de interés

Cu

Ag

Au

Fe

Menapolimetálica

Contiene dos o más metales de

interés

Au-Ag

Cu-Pb-Zn

Au–Ag-Cu

Pb-Zn

DISTRIBUCION DE ELEMENTOS EN LA CORTEZA TERRESTRE

DISTRIBUCION DE ELEMENTOS EN LA CORTEZA DE LA TIERRA

• La profundidad de la corteza terrestre es 20 Km. • El 99,5% formado únicamente por 13 elementos:

O, Si, Al, Fe, Ca, K, Mg, Ti, P, H, Na, C y Mn.• Los elementos restantes constituyen tan solo el

0,5% de la corteza terrestre.• De 116 elementos conocidos solo 8 están en la

corteza en cantidades mayores a 1%.• Son necesarios diversos procesos geológicos

para acumular los pocos elementos en depósitos minerales explotables.

YACIMIENTO MINERAL

• Acumulación natural de una o más sustancias útiles que en su mayoría están distribuidas escasamente en la corteza de la tierra.

• Formados por procesos geológicos.• Pueden ser metálicos y no metálicos.• Los elementos de los yacimientos provienen de

rocas de la corteza o de magma que al enfriarse permitió la formación de rocas ígneas.

• Los metales valiosos se encuentran dentro de los minerales de interés que están unidos a otros formando las menas metálicas.

CLASIFICACION DE YACIMIENTOS

Vetas/venas

Cuerpos/bolsones

Relleno de fracturas o unidades litológicas, interceptados por fracturas y rocas intrusivas o extrusivas en sus respectivas

cajas

Cuerpos mineralizados formados por impregnaciones o

diseminaciones, reemplazo metamórfico o segregación

Arcata

Ares

Orcopampa

Uchucchacua

Iscaycruz

Cerro Verde

Cuajone

Toquepala

Marcona

Laguna Norte

Yauliyacu

Yanacocha

TIPOS DE YACIMIENTO POR EL ORIGEN

EXPLOTACION DE LOS MINERALES EN LOS YACIMIENTOS

Yacimientos tipo vetas o venas

Yacimientos tipo cuerpos o bolsones

Explotación en galería o socavones(underground mine)

Explotación a tajo o cielo abierto

(open pit)

Mineral con mayor ley

Mineral con menor ley

RESERVAS Y LEY DE MINERAL

• ReservasCantidad de metal valioso que contiene un yacimiento mineral que puede ser extraído o producido en forma económica.

• Ley metálica– Cantidad de metal valioso por tonelada de mineral.– Se expresa como porcentaje para los metales base.– Se indica en onzas troy por tonelada para los metales

preciosos.

• Ley mínima/ley de corte (Cut-off)Contenido mínimo del metal en el mineral para que pueda ser considerado como reservas.

BENEFICIO DE MENAS METALICAS

Reservas existentes del metal

Ley metálica

Costo de extracción

Costo de procesamiento

Composición de la ganga

Precio del metal

Emplazamiento geográfico yacimiento

Costo de transporte

Factores para el

procesamiento

MENAS METÁLICAS DE COBRE

Mena ComposiciónCobre nativo Cu

Brocantita CuSO4.3Cu(OH)2

Cuprita Cu2O

Azurita 2CuCO3.Cu(OH)2

Crisocola CuSiO3.2H2O

Malaquita CuCO3.Cu(OH)2

Bornita Cu5FeS4

Calcosita Cu2S

Covelita CuS

Calcopirita CuFeS2

Enargita Cu3AsS4

MENAS METÁLICAS DE PLOMO

Mena Composición

Galena PbS

Anglesita PbSO4

Cerusita PbCO3

MENAS METÁLICAS DE ZINC

Mena Composición

Blenda/Esfalerita ZnS

Zincita ZnO

Smithsonita ZnCO3

Willemita Zn2SiO4

MENAS METÁLICAS DE ESTAÑO

Mena Composición

Casiterita SnO2

MENAS METÁLICAS DE ORO Y PLATA

Mena Composición

Oro nativo Au

Calaverita AuTe2

Silvanita (Au.Ag)Te2

Plata nativa Ag

Argentita Ag2S

Pirargirita Ag3SbS3

Prousita Ag3AsS3

Quirargirita AgCl

MENAS METÁLICAS DE HIERRO

Mena ComposiciónHematita Fe2O3

Magnetita Fe3O4

Limonita Fe2O3.xH2O

Siderita FeCO3

ACTIVIDAD MINERO-METALURGICA

Cateo

Prospección

Exploración

Explotación

Transporte/acarreo

Transporte

Beneficio

Comercialización

EXPLORACION DE RECURSOS MINERALES

EXPLORACION DE RECURSOS MINERALES

EXPLOTACION SUBTERRANEA

En minas subterráneas se realizan galerías, piques, chimeneas, rampas, etc.

El ciclo típico en minería subterránea es: perforación, voladura, acarreo y transporte fuera de la mina (ferrocarril, camiones o fajas)

EXPLOTACION SUBTERRANEA DE MINERAL

ACARREO EN MINA SUBTERRANEA

EXPLOTACION SUBTERRANEA

EXPLOTACION SUPERFICIAL

El método de explotación superficial es empleado por la gran minería e implica altas producciones.

El proceso cíclico en minas superficiales comprende: perforación, voladura, carguío y transporte.

PERFORACION EN MINA DE TAJO ABIERTO

EXPLOTACION A TAJO ABIERTO

MINA DE COBRE TAJO ABIERTO

ACARREO Y TRANSPORTE DE MINERAL EN MINA DE TAJO ABIERTO

DESCARGA DE MINERAL EN LA PLANTA DE BENEFICIO

PERU: PAÍS MINERO

• País líder en producción minera a nivel mundial en más de 30 productos metálicos y 15 productos no metálicos.

• El territorio peruano constituye una zona privilegiada a nivel mundial por la concentración de depósitos de minerales de todo tipo y del más diverso volumen.

• Esto faculta hacer minería a gran, mediana y pequeña escala.

PARTICIPACION DE LOS METALES EN LAS EXPORTACIONES MINERAS

EXPORTACIONES POR SECTORES