Minería de minerales de hierro

Extracción de minerales de hierro

El mineral de hierro es un tipo de mineral y roca del que se extrae económicamente el hierro metálico. Este mineral normalmente es rico en óxidos de hierro y varía en color desde gris oscuro, amarillo brillante y morado oscuro hasta rojo oxidado. El propio hierro suele encontrarse en forma de magnetita (Fe3O4), hematita (Fe2O3), goethita (FeO(OH)), limonita (FeO(OH).n(H2O)) o siderita (FeCO3).

El proceso de minería consiste en el descubrimiento de un depósito de mineral de hierro a través de la extracción del mineral de hierro y, finalmente, devolver la tierra a su estado natural. Consta de varios pasos distintos. El primero es el descubrimiento del depósito de mineral de hierro que se lleva a cabo a través de la prospección o exploración para encontrar y luego definir la extensión, la ubicación y el valor del yacimiento. Esto conduce a una estimación de recursos matemáticos del tamaño y la ley del depósito. La exploración y evaluación consisten en la identificación y cuantificación de cuerpos minerales mediante el uso de una variedad de técnicas geológicas, geofísicas y metalúrgicas. En sus formas más simples, la exploración implica perforar en áreas remotas para muestrear áreas. Los datos de las actividades de exploración se registran, mapean, analizan e interpretan a menudo mediante el uso de modelos.

Después de evaluar el cuerpo de mineral, se desarrolla un plan detallado para la minería. Este plan detallado identifica qué cuerpos de mineral se extraerán y en qué secuencia para entregar el producto de mineral de hierro requerido a un costo apropiado. El proceso de planificación de la mina es un paso importante antes del inicio del desarrollo de la mina y continúa día a día una vez que la mina comienza a operar.

Para obtener acceso al depósito de mineral de hierro dentro de un área, a menudo es necesario extraer o eliminar material de desecho (también conocido como sobrecarga) que no es de interés. El movimiento total de minerales y desechos constituye el proceso de extracción. A menudo, se extraen más desechos que minerales durante la vida útil de una mina, según la naturaleza y la ubicación del depósito de minerales. La remoción y colocación de la sobrecarga es un costo importante en la operación minera.

Técnicas de minería

Las técnicas de minería suelen constar de dos tipos basadas en los métodos de excavación. Estas son la minería a cielo abierto y la minería subterránea (minería subsuperficial). El mineral de hierro se extrae casi exclusivamente mediante operaciones de superficie. Los métodos de minería de superficie más predominantes utilizados para la extracción de minerales de hierro son los métodos de minería a cielo abierto y los métodos de minería a cielo abierto. Sin embargo, algunas minas subterráneas de mineral de hierro también están en funcionamiento en todo el mundo. La decisión de emplear minería a cielo abierto o minería subterránea depende de la proximidad del yacimiento a la superficie. La minería a cielo abierto y a cielo abierto son las técnicas menos costosas para la extracción de minerales. Las relaciones de sobrecarga y desbroce son importantes para determinar si se va a explotar un depósito. La relación de extracción describe la unidad de sobrecarga que debe eliminarse por cada unidad de mineral crudo extraído. En la figura 1 se muestra una mina típica de mineral de hierro a cielo abierto

Fig. 1 Una mina típica de mineral de hierro a cielo abierto

Sobre la base de los métodos de extracción, la extracción de mineral de hierro se puede dividir ampliamente en dos categorías, a saber, extracción manual y extracción mecanizada. Las grandes minas de mineral de hierro son minas mecanizadas, mientras que los métodos de extracción manual se emplean en las minas pequeñas.

El método de extracción manual normalmente se limita a minerales flotantes. La extracción de mineral de arrecife también se realiza manualmente a pequeña escala. El área del mineral flotante se excava manualmente con picos, palancas y palas, y luego el material se criba manualmente para separar el mineral flotante de + 10 mm que luego se apila. Los desechos se devuelven a las fosas. En cuanto a los minerales de arrecife, se perforan pozos de 0,6 m de profundidad y 30-40 mm de diámetro con martillos neumáticos manuales operados con compresores portátiles. Estos orificios tienen una separación de aproximadamente 0,6 m y cada orificio se carga con 150-200 gramos de pólvora o cartuchos de gelatina. El mineral quebrado explotado se tamiza manualmente, se apila para cargarlo en dumpers para su despacho.

La mayoría de las grandes minas de mineral de hierro son minas mecanizadas. En estos la minería se realiza para extraer el mineral de hierro de los yacimientos superficiales. En estas minas todas las operaciones están mecanizadas y la explotación se realiza invariablemente mediante la formación sistemática de bancos mediante perforación y voladura.

Proceso de minería

La recuperación de material se realiza a cielo abierto en el suelo. La sobrecarga que consiste en vegetación superficial, suelo y material rocoso se elimina (despoja) para llegar a los depósitos de minerales enterrados. La sobrecarga se elimina continuamente durante la vida útil de la mina a medida que se recorta el muro alto para permitir la profundización del tajo. En el proceso de extracción de mineral se desarrollan bancos con el propósito de perforar, voladura y acarreo del mineral a la planta de trituración. La altura de los bancos depende de varios factores, como el requisito de salida, la forma, el tamaño y la profundidad de ocurrencia del cuerpo mineral, la perturbación geológica sufrida por el cuerpo mineral, la dureza y la compacidad del cuerpo mineral, el tipo y tamaño de desplegado para el operaciones mineras, etc. La longitud de la cara depende de varios factores, como los contornos del depósito, la producción requerida, la variación en el grado, los requisitos de mezcla y la capacidad de la maquinaria de carga, etc. El ancho del banco se rige en gran medida por el tamaño de la maquinaria más grande desplegada.

La perforación en los bancos de minería a cielo abierto se realiza para la producción de mineral de hierro con taladros mecanizados específicos para cada método de explotación. El objetivo principal de las operaciones de perforación es crear un agujero de diámetro, profundidad y dirección adecuados en la roca para colocar los explosivos para las actividades de voladura. La perforación de los agujeros se realiza normalmente con un patrón particular que depende de la altura del banco, el diámetro del agujero, la maquinaria de perforación utilizada, la naturaleza de la roca y los tipos de explosivos utilizados. Los barrenos suelen ser verticales pero se pueden inclinar para obtener mejores resultados de voladura.

El objetivo de la voladura es exponer el cuerpo de mineral para la extracción, así como para romper el mineral. El principal requisito para que un explosivo se utilice en una mina es la capacidad de lograr una combustión completa sin suministro externo de oxígeno. Los materiales explosivos utilizados durante las voladuras en días anteriores son principalmente nitoglicerina, material carbonoso y un agente oxidante. A veces se utilizan cartuchos explosivos de emulsión o gel como material explosivo. Sin embargo, en la actualidad, los explosivos más comunes utilizados son la mezcla de nitrato de amonio y fuel oil (ANFO). Los explosivos son detonados por un detonador y/o detonador de alto explosivo. Hoy en día se utiliza nonel como detonador. Nonel es un detonador de tubo de choque diseñado para iniciar explosiones. En lugar de cables eléctricos, un tubo de plástico hueco envía el impulso de disparo al detonador, lo que lo hace inmune a la mayoría de los peligros asociados con la corriente eléctrica perdida. Consiste en un tubo de plástico de tres capas de pequeño diámetro recubierto en la pared más interna con un compuesto explosivo reactivo que, cuando se enciende, propaga una señal de baja energía, similar a una explosión de polvo. La reacción viaja a aproximadamente 2000 m/seg a lo largo del tubo con una perturbación mínima fuera del tubo. El diseño de los detonadores nonel incorpora tecnología patentada, incluido el disco amortiguador (CD) y el amortiguador de encendido retardado (DIB) para brindar confiabilidad y precisión en todas las aplicaciones de voladura

Las áreas para la minería a cielo abierto se seleccionan utilizando el plan de minería. Luego se etiquetan las áreas identificadas. El mineral se extrae de grandes tajos abiertos mediante extracción progresiva a lo largo de escalones o bancos. Los bancos brindan acceso al mineral progresivamente más profundo, a medida que se elimina el nivel superior. Después de limpiar el suelo y la roca suprayacente, el mineral se perfora y se explota. La porción del cuerpo de mineral que se va a extraer se perfora primero utilizando equipos de perforación en un patrón apropiado. Luego, los agujeros perforados se cargan con mezclas explosivas, se cargan y se detonan. La explosión resultante rompe el material al tamaño necesario para excavar.

Después de la voladura, el mineral quebrado se carga para su transporte mediante palas, excavadoras o cargadores frontales en grandes camiones de volteo para su transporte a la planta de trituración y lavado. El transporte se facilita manteniendo los caminos de acarreo de la mina. Las cintas transportadoras terrestres se utilizan para transportar el material mineral donde hay largas distancias entre los tajos y las plantas de trituración y entre las plantas de trituración y los sitios de carga. Los agujeros anchos en el suelo creados por la perforación, la voladura y la extracción de mineral se conocen como "tajos abiertos".

Trituración y lavado de minerales

En las plantas de chancado y lavado se realiza el procesamiento del mineral. El procesamiento del mineral abarca desde la simple trituración y cribado y la separación de fracciones de varios tamaños del mineral hasta los procesos que benefician o mejoran la calidad de los productos de mineral de hierro. Esto se hace mediante procesos físicos, que eliminan las impurezas por diferencia en la densidad de las partículas o la gravedad del tamaño o la separación por tamaño. El procesamiento puede ser húmedo o seco. En las plantas de trituración y lavado se mecanizan otras operaciones de manipulación, lavado y cribado del mineral.

El mineral procesado se almacena y se mezcla para cumplir con los requisitos de calidad del producto antes de recuperarlo y cargarlo en vagones de ferrocarril o volquetes para su envío a los clientes.

Cuestiones medioambientales

Los materiales de desecho generados como resultado de la minería a cielo abierto incluyen estériles, desechos de roca y agua de mina que contiene sólidos en suspensión y materiales disueltos. Otros materiales de desecho pueden incluir pequeñas cantidades de aceite y grasa derramadas durante la extracción. El agua de mina contiene constituyentes disueltos o suspendidos similares a los que se encuentran en el propio cuerpo mineralizado. Estos pueden incluir trazas de aluminio, antimonio, arsénico, berilio, cadmio, cromo, cobre, manganeso, níquel, selenio, plata, azufre, titanio y zinc, etc.