Mineralogia_y_procesamiento_de_minerales

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Mineralogía y procesamiento de minerales
Autor: Ing. Adrián Vargas Vázquez
 El presente escrito trata de atender las necesidades del estudiante para la comprensión de las propiedades físicas y químicas de los minerales que se encuentran en el planeta en sus diferentes estados de agregación, además de su origen natural, composición química, estructura cristalina.
 
 
MINERALOGÍA Y PROCESAMIENTO DE MINERALES 
I.- GEOLOGÍA
1.1.-Tipos de geología.
1.2.-Definicion de conceptos básicos.
1.3.-Principio de formación de rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas.
1.3.1.-Rocas ígneas (primarias)
1.3.2.-Rocas sedimentarias (secundarias)
1.3.3.-Rocas metamórficas
1.3.3.1.-Características de rocas metamórficas
1.4.-Origen de yacimientos minerales primarios y secundarios.
II.- CRISTALOGRAFÍA
2.1.- Principio de formación y crecimiento de cristales 
2.2.- Enlaces químicos
2.3.- Sistemas cristalográficos definidos por sus ejes
polimorfismo, isomorfismo, seudomorfismo, y agregados cristalinos; conceptos de cristal, forma, habito, solido cristalino, anédrico, Euedrico, etc.
2.2.- Sistemas cristalográficos, sistema y clases de sistemas; formas generales, maclas y sus leyes
2.3.- Habito Cristalino
2.4.- Goniómetros y Lauegrama.
III.- MINERALOGÍA
3.1.- Propiedades físicas; estructurales, ópticas, magnéticas y eléctricas; definir conceptos de: tenacidad, dureza, Sectil, fractura, exfoliación, expansión, gravedad especificada, higroscópico, atérmano, diatérmano, luz, brillo, huella, pátina, luminiscencia, tornasolado, pleocroísmo, refracción, magnético, paramagnético, diamagnético, piezoeléctrico y piroeléctrico.
3.2.-Reconocimiento y estudio de los minerales en sus propiedades y composición: nativos, sulfuros, óxidos, haluros, carbonatos, sulfatos, silicatos, etc.
IV.- EXTRACCIÓN MINERAL
4.1.-Definir conceptos de: Mena, Composito, cabeza, ley, ganga, contenido, concentrado, colas, recuperación; diagrama de flujo y cálculo de tolvas, etc.
4.2.- Factores de análisis para explotar y beneficiar una mena, muestreó, cálculo de ley media.
4.3.- Transportación exterior e interior y aplicaciones.
V.- TRITURACIÓN Y MOLIENDA
5.1.-Superficie específica y análisis granulométrico, cribas, tipos y aplicaciones.
5.2.-Trituradoras, relación de trituradoras, tipos y aplicaciones de trituradoras (quijadas, martillos, Bradford, giratorias, etc.) calculo de balance de circuitos
5.3.- Tipos de moliendo y molinos, factores de eficiencia, calculo de dimensiones y constantes de trabajo de un molino, balance de circuitos.
5.4.- Clasificación, tipos, funcionamiento y aplicaciones de los clasificadores (rastrillos, akins, ciclones).
VI.- CONCENTRACIÓN
6.1.- Gravimétrica.
6.2.-Magnética.
6.3.-Flotación.
6.4.-Lixiviación.
6.5.-Principios de los procesos, minerales que se aplican, equipos, funcionamiento y utilización de los diferentes equipos, balance de materia y reactivos a utilizar.
VII.-ESPESAMIENTO, FILTRACIÓN Y SECADO
7.1.-Espesadores, construcción, funcionamiento y principios de espesamiento.
7.2.- Filtros: construcción funcionamiento y aplicación del equipo (de presión y vacio).
7.3.- Secado, construcción, funcionamiento y aplicación de los hornos de secado.
VIII.- PROCESAMIENTO DE RESIDUOS
8.1.- Clasificación y tipos de residuos, importancia técnica, legal y económica.
8.2.- Diseño y construcción de presas de jales.
8.3.- Recuperación y reciclaje de aguas y reactivos.
8.4.- Potencial económico a futuro de los residuos.
I.- Geología
La geología es la ciencia de la tierra que estudia el origen, composición, estructura y los fenómenos que se han producido en ella desde su origen hasta la actualidad.
Una definición científica diría que es la combinación matemática, física, química y biológica del estudio de la Tierra tal como hoy existe, y los procesos y estados a través de los cuales ha evolucionado
1.1.- Tipos de Geología
Como en todas las ciencias, la geología es compleja, y para fines de estudio se ha subdividido en cuatro grandes campos de especialización:
Geología Histórica
Estudia los cabios, evoluciones, restructuraciones que ha tenido la flora, fauna y la corteza terrestre a través del tiempo desde sus inicios hasta la época actual.
Geología Estructural
Estudia todo lo referente al interior en la corteza terrestre como: el magma y sus movimientos convectivos, sismología, estratigrafía, la formación de las rocas ígneas y sedimentarias.
Geología Física
Estudia lo relacionado con la superficie de la tierra como: el ciclo hidrológico, erosión e Intemperismo de la corteza terrestre, la formación de ríos y movimientos de masas de hielo.
Estudia las regiones con diferentes climas (praderas, tundra, bosques)
Geología Económica
Se aplican los conocimientos adquiridos de las otras geologías para explorar, localizar, explotar y beneficiarse de los recursos naturales de manera que sea económicamente costeable.
Geología
La geología histórica estudia y clasifica la formación de la corteza terrestres, flora, fauna y mares, es decir su evolución en el transcurso del tiempo y distribución en periodos geológicos pasados.
Plioceno
Eoceno
Mioceno
Paleoceno
Aparición y desarrollo de los mamíferos hasta la aparición del hombre
Cenozoica (vida reciente)
70 millones de años
Mesozoica (vida media)
200 millones de años
Cretácico
Jurásico
Triásico
Aparición de grandes reptiles que dominaban el mundo y acabaron con el cretácico
Geología histórica
Fauna terrestre
Flora terrestre
Flora marina
Peces
Moluscos
Inicio de vida
Pérmico
Carbonífero
Devónico
Silúrico
Ordovícico
Cámbrico
Paleozoica (vida antigua)
600 millones de años
Precámbrico
Azoica (sin vida)
1.2.- Definición de conceptos básicos
Magma: Materia en estado de fusión que se encuentra en el interior de la corteza terrestre y contiene todos los elementos químicos conocidos.
Mineral: Es un elemento o compuesto de origen natural con una composición química y estructura cristalina bien definida.
Roca: Es la solidificación sedimentación, cementación o alteración simultanea de dos o más minerales que conforma la corteza terrestre.
Erosión: Desgaste, cambio o disgregación del perfil de la corteza terrestre por efectos físicos naturales. Algunos de los efectos erosivos más fuertes son los cambios climáticos.
Meteorización: Desgaste, cambio o alteración de la corteza terrestre por efectos químicos.
Intemperismo: Son los efectos causados por la combinación de la erosión y la meteorización.
Sedimentación: Partículas sólidas que están en suspensión en un líquido.
Interficio: Espacio que existe entre partículas de arenas.
Yacimiento: Es la concentración natural de uno o más minerales en los estratos de la corteza terrestre formando una anomalía.
Cuando el yacimiento es horizontal se llama mato (carbonífero, salino) y cuando es vertical o corta los estratos de la corteza terrestre se le llama veta.
Fractura: Rompimiento de los estratos de la corteza terrestre sin que pierdan estos su continuidad.
Falla: Es el rompimiento de las capas de la corteza terrestre en donde hubo un movimiento de desplazamiento y pierden su continuidad.
Anticlinal: Es el plegamientos hacia arriba de las capas que forman la corteza terrestre.
Segregación magmática: Separación del magma, los minerales de mayor densidad se separan de los minerales con menos densidad.
1.3.- Principio de formación de rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas.
En los estratos de la corteza terrestre, encontramos muchos tipos de rocas muy diferentes en función a los procesos geológicos que intervienen en su formación.
Para entender la formación de las rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas es necesario conocer la estructura, condiciones de formación y solidificación a las que estuvieron sometidas.
1.3.1.- Rocas ígneas (primarias)
El principio de formación de las rocas ígneas se efectúa por el enfriamiento y solidificación directa del magma. Las rocas ígneas se dividen en dos tipos los cuales se describen a continuación:
1.- Intrusivas(plutónicas): Se forman dentro de la corteza terrestre; contienen cristales, por características tiene que son compactas, impermeables y se divide en acidas (color claro) y básicas (color oscuro).
2.- Extrusivas (volcánicas): Se forman fuera de la corteza terrestre. No tiene cristales, se caracterizan por tener muchos poros, alta permeabilidad y se divide en acidas (color claro) y básica (color oscuro).
1.3.2.- Rocas sedimentarias (secundarias)
La formación de las rocas sedimentarias se encuentra en las capas o estratos horizontales, es común encontrar fósiles en estas rocas, son permeables. Tienen su origen en fenómenos geológicos exteriores y están formados por fragmentos de otras rocas más antiguas.
Existen de tres tipos las mecánicas, las químicas y las orgánicas:
1.- Mecánicas: Estas se conforman por conglomerados, aluviones, arcosas, arsénicas, calizas y lutitas.
Estés tipo de rocas son arrastradas por el cauce marino, ya sea arroyos, ríos, lagos, mares y reciben el nombre si por que se forman por el movimiento.
2.- Químicas: Este grupo está formado por salinas y evaporitas.
Las rocas salinas se forman por la gasificación y evaporación del agua que contiene minerales, dejando depositada en el fondo todas las sales, y estas por lo general forman planicies.
Un ejemplo de esto es el gas natural (gas metano) que se forma por la descomposición de elementos orgánicos, los cuales quedaron en el fondo del lecho marino y estos están cubiertos por sales.
3.- Orgánicas: Este grupo de rocas lo conforman el carbón, arrecifes o formaciones coralinas.
Su formación se deriva ya sea de restos de origen vegetal por ejemplo el carbón y de origen animal que son los arrecifes coralinos.
El tipo de formación de rocas sedimentarias de origen orgánico, por lo general se presenta en aguas cálidas y por la acción que genera el magma al ser impulsado. Esto da como resultado la formación de islas, penínsulas o también llamadas de origen coralino.
Un ejemplo es la península de Yucatán donde existen los cenotes.
A continuación se definen conceptos de rocas minerales y su formación.
Conglomerados: Se les llama a las rocas minerales que han sido arrastradas por mayor tiempo.
Arcosas: Son la que han sido arrastradas por una corriente de mayor intensidad. Su característica es el tamaño más uniforme y se encuentra en una masa lodosa.
Areniscas: De origen marino y desértico. Las areniscas desérticas son formadas por la erosión eólica y tienen estratificación cruzada.
Calizas: Fueron rocas que son arrastradas a una mayor distancia. Un ejemplo son las rocas que aparecen en la sierra de Zapalinamé y su composición es de un75% de carbonato de calcio.
Lutitas: Son arrastradas a miles de kilómetros. Son impalpables al tacto con la llama de los dedos. Se encuentran en el cerro del pueblo.
Rocas orgánicas de origen vegetal (Carbón):
Se forma a partir de restos de origen vegetal. El cual se forma en lugares de clima tropical. Donde existen pantanos en los cuales existió mucha vegetación, el cual va generando descomposición de los restos orgánicos vegetales, los cuales despiden gases del pantano (gas metano). A los restos que quedan en el fondo del pantano ya seco se le nombra manto carbonífero. El carbón se puede clasificar en cinco tipos que son:
	Tipo de carbón
	% de Carbón
	% de Gases volátiles
	Años para formación/Uso
	Turba
	40% a 60%
	60% a 40%
	1 000 000: Uso domestico
	Lignito
	60% a 70%
	40% a 30%
	10 000 000: Energético, industrial, calderas
	Hulla
	70% a 85%
	30% a 15%
	50 000 000: Fabricación de coque uso metalúrgico
	Antracita
	85% a 97%
	15% a 3%
	100 000 000: Se usa como reactivo en pilas y filtración de H₂O
	Grafito
	97% a 100%
	3% a 0%
	Entre más años, más puro el carbón. Conductor eléctrico
1.3.3.- Rocas metamórficas
Este tipo de rocas se forman a partir de otras rocas ya preexistentes, las cuales fueron sometidas a muy altas presiones y temperaturas por lo cual sufrieron un cambio en su estructura o bien en su composición química.
Las rocas metamórficas se clasifican según sus propiedades fisicoquímicas. Los factores que definen las rocas metamórficas son dos: los minerales que las forman y las texturas que presentan dichas rocas. 
Las texturas que se pueden presentar son de dos tipos:
Textura foliada: Algunas de ellas son la pizarra (al romperse se obtienen láminas), el esquisto (se rompe con facilidad) y el gneis (formado por minerales claros y oscuros).
Textura no foliada: Algunas de ellas son el mármol (aspecto cristalino y se forman por metamorfismo de calizas y dolomías), la cuarcita (es blanca pero puede cambiar por las impurezas), la serpentinita (que al transformarse origina el asbesto) y la cancagua
Algunas de las características de las rocas metamórficas son las siguientes:
· En dado caso que contengan fósiles estos se presentan deformados.
· Presentas excesivos plegamientos intensos.
· Presentan cristales, estos están alineados.
· En las rocas metamórficas no se encuentran yacimientos minerales para uso industrial solo para investigación.
1.4.- Origen de yacimientos minerales primarios y secundarios.
Los procesos que llevan a la diferenciación entre el magma y una roca mineral implican en ocasiones transformaciones químicas profundas. Es durante el curso de esos procesos que algunos elementos contenidos en el magma pueden concentrarse selectivamente.
1.4.1.- Origen de yacimientos primarios
Los yacimientos minerales de origen primario se originan directamente del magma y los cuales a su vez se subdividen en cinco grupos de formación de rocas.
Magnaticos: Este tipo de rocas minerales está integrado por las rocas pastosas que no alcanzan a fundirse (entre la corteza terrestre y la parte superior del magma). Un ejemplo de este tipo de roca mineral es el cobre.
Fumarólicos: Se forman partir del fenómeno conocido como fumarolas que despiden los volcanes. Dependiendo de cantidad de azufre que contenga la fumarola proveniente del interior del volcán, forman ya sea un pequeño o gran yacimiento mineral. Un ejemplo claro de este tipo de yacimiento minera es el azufre.
Volcánicos: Son formados a grandes profundidades (altas presiones y temperaturas) y aparece en la superficie, ligado siempre a fenómenos volcánicos, en el interior de una roca básica (pobre en sílice). Un ejemplo de es la formación de diamantes, está vinculada principalmente con la cristalización del magma residual de composición ultrabásica rica en compuestos volátiles.
Hidrotermales: La formación de yacimientos hidrotermales se efectúa por soluciones que están contenidas en agua caliente, la cual se encuentra embebida en el magma, y la cual queda atrapada en capsulas las cuales se disuelven con algunos elementos contenidos en el magma.
Neumatoliticos: Su formación se da por la gasificación en alguna fractura en la corteza terrestre. Ocurre de manera que cuando todos los elementos volátiles comienzan a salir (flúor) y pasar por la corteza terrestre estos se combinan con piedras calizas las cuales están compuestas de carbonatos de calcio. El ejemplo más significativo de este tipo de minerales es la fluorita.
b) Secundarios: Se forman a partir de otros yacimientos existentes y se dividen en mecánicos y los químicos
Oxidación:
El ácido húmico y el ácido carbónico producido por las hojas de los árboles que caen (materia orgánica) y con la lluvia empiezan el proceso de putrefacción.
PbSO₄ → Anglesita
PbSO₃ → Cerusita
PbSO₂ → Minium
Estos ácidos al filtrarse se disuelven con los minerales que ya existían y forman nuevos minerales.
Bibliografia
http://www.geolsoc.org.uk/
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