Ciencia y Tecnología

Reducción del tamaño de partículas de roca para determinar minerales de interés económico

05/08/2021 IIGE - María Eugenia Espinosa Díaz, Analista Técnico IIGE

Los minerales deben tener un tratamiento adecuado (reducción de su tamaño), ya que, un mal proceso de obtención puede ocasionar grandes pérdidas de dinero

Reducción del tamaño de partículas de roca para determinar minerales de interés económico - Foto: IIGE

Reducción del tamaño de partículas de roca para determinar minerales de interés económico - Foto: IIGE

La geología es una ciencia de gran importancia, siendo la geología económica y la mineralogía, las que se encargan de la exploración de diversos tipos de recursos naturales, energéticos y minerales industriales. Además, gracias a estas, algunas industrias pueden conseguir sostenibilidad, como las relacionadas con la exploración y producción de recursos minerales de metalíferos, combustibles, energéticos y materiales de construcción, que permiten abastecer y sostener el creciente desarrollo industrial, económico y social en el mundo.

De acuerdo a Manuel Regueiro y Roberto Oyarzun (2009), desde la antigüedad, el hombre desarrolló actividades relacionadas a la exploración y explotación minera. En la prehistoria, se utilizaron fragmentos de rocas o minerales un poco trabajados para usarlos como herramientas o armas; y con los metales, extrayéndolos de los minerales, refinándolos y combinándolos en aleaciones conforme progresaba el tiempo y, a su vez, iban descubriendo la metalurgia, cuya ciencia es la encargada de la preparación de los metales que provienen de las minas para su posterior empleo industrial.

Como recursos naturales, se encuentran los minerales de interés económico y son aquellos que debido a su composición, o por sus características propias, al ser explotados sistemáticamente tienen un uso importante como materia prima en la elaboración de una amplia gama de productos (extracción de metales preciosos, construcción, tecnología, inmobiliaria, investigación, comercialización, etc.); como por ejemplo, el oro, plata, carbonatos, arcillas, bauxita (aluminio), entre otros. Por lo tanto, deben tener un tratamiento adecuado (reducción de su tamaño), ya que, un mal proceso de obtención puede ocasionar grandes pérdidas de dinero, como la falta de aprovechamiento en la extracción y refinación de estos minerales, por no tratar adecuadamente a la muestra representativa y no haber reducido y homogeneizado la partícula correctamente.

Para evaluar la composición, propiedades y calidad de estos recursos naturales, se los debe preparar mecánicamente (reducción de tamaño), ya que el tamaño de partícula debe tomarse en cuenta para los análisis dentro de un laboratorio, y se necesita un peso que depende del ensayo a ejecutarse; razón por la cual, se debe utilizar un muestreo que involucre los rasgos esenciales de la muestra y tener una muestra homogénea. Esto se logra con el tipo de muestreo y la reducción del tamaño de partículas correctas, caso contrario, existen componentes de la muestra que pueden distribuirse en mayor, menor cantidad o no existir, por el hecho de que no se representa a la muestra completa. Para mejorar la eficacia, en lo posible, se debe reducir el tamaño de partícula lo más fino que se pueda, lo que implica un elevado aporte de energía, tiempo y costos.

Andreas Theisen (2017) señala que, mediante el fraccionamiento y trituración de la muestra se pueden obtener propiedades distribuidas homogéneamente, debido a su separación en partículas más finas. Además, la fragmentación de las rocas permite reducir su tamaño, mientras que la molienda mejora su mezcla y homogenización. De igual manera, se pueden combinar las operaciones de fragmentación, trituración (tamaños de partícula superiores a 40 mm) y pulverización (tamaños de partícula inferiores a 40 mm), cuando la muestra es muy gruesa o no es uniforme, como se puede observar en la imagen, teniendo en cuenta las propiedades de la muestra y el método de análisis posterior como, por ejemplo, lecturas en un equipo de absorción atómica o de rayos X. Con ayuda de esta técnica, se reduce la variabilidad de los resultados en los análisis, ya que, la muestra se encuentra más homogénea. Sin embargo, se debe evitar que las propiedades de la muestra se alteren por el proceso de preparación.

“El tipo de equipo para reducir el tamaño de partícula depende de las propiedades de rotura del material de muestra”

El tipo de equipo para reducir el tamaño de partícula depende de las propiedades de rotura del material de muestra. Los equipos para reducir el tamaño de roca deben cumplir con alguno de estos principios presión, efectos de impacto, fricción, cizallamiento o corte, de acuerdo a Andreas Theisen (2017). Los materiales duros y quebradizos se pulverizan mejor con impacto, presión y fricción, mientras que las sustancias blandas y elásticas requieren efectos de corte y cizallamiento para triturarse con éxito.

Como indican Simon J. Blott y Kenneth Pye (2012), para la reducción del tamaño de partícula; el proceso de fragmentación, la distribución del tamaño de partícula inicial, el número de eventos de fracturamiento, la entrada de energía, la deformación y la presión de confinamiento, influyen considerablemente en la distribución del tamaño de partícula final de los materiales rocosos. Debido a lo mencionado, existen propiedades de las rocas que pueden verse afectadas, como es el caso de la reactividad química.

En la reducción del tamaño de partícula de la muestra homogeneizada a obtenerse para los respectivos análisis de laboratorio se encuentra en el rango de 20 µm a 2 mm, el cual puede medirse con ayuda de tamices o equipos especializados en ese tipo de mediciones, ya que las propiedades de la muestra dependen de la reducción realizada.

Entre las principales ventajas de la reducción del tamaño de partícula están el aumento de la relación superficie/volumen, con la cual se obtienen mezclas homogéneas, las mismas que facilitan la extracción de constituyentes de las muestras y permiten reducir las variaciones en los resultados de los análisis de laboratorio. Mientras que, como desventajas se tiene el aporte de elementos constituyentes de los equipos de procesamiento a la muestra, posible contaminación cruzada debido a una inadecuada limpieza de los equipos utilizados, el calor generado tanto en la trituración como en la molienda, puede provocar la pérdida de componentes volátiles, posible abrasión de las superficies de los equipos debido al desgaste mecánico; posible cambio en las propiedades de la muestra, aumento de consumo de energía, tiempo y costos.

“Los minerales de interés económico son muy importantes para el desarrollo dentro del país, debido a que involucran a varias industrias”

Se concluye que los minerales de interés económico son muy importantes para el desarrollo dentro del país, debido a que involucran a varias industrias. Además, las muestras rocosas que pasan a través del proceso de reducción de tamaño de partícula generan distintos tratamientos para la extracción, el análisis y procesamiento de la materia prima. Por lo tanto, tienen una serie de ventajas mayores en relación a sus desventajas.

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