Minería de Mineral de Hierro: Proceso, Tipos y Técnicas de Extracción

Minería de Minerales de Hierro

El mineral de hierro es un tipo de mineral y roca del cual se extrae hierro metálicamente de forma económica. Normalmente rico en óxidos de hierro y varía en color: gris oscuro, amarillo brillante, púrpura profundo, rojo óxido. El hierro se encuentra usualmente como magnetita (Fe₃O₄), hematita (Fe₂O₃), goethita (FeO(OH)), limonita (FeO(OH)·nH₂O) o siderita (FeCO₃).

Proceso de Minería

Consiste en descubrimiento de yacimiento mediante extracción y finalmente restauración del terreno a estado natural. Pasos distintos:

1. Descubrimiento: Prospección o exploración para encontrar y definir extensión, ubicación y valor del cuerpo mineral. Lleva a estimación matemática de tamaño y ley.
2. Exploración y evaluación: Identificación y cuantificación de cuerpos minerales usando técnicas geológicas, geofísicas y metalúrgicas. En forma simple: perforación en áreas remotas para muestreo. Datos registrados, mapeados, analizados, interpretados a menudo con modelos.
3. Planificación minera: Tras evaluación, plan detallado identificando qué cuerpos minar y en qué secuencia para entregar producto requerido a costo apropiado. Paso importante antes del desarrollo y continúa día a día una vez operativa.
4. Acceso al yacimiento: A menudo necesario minar/remover material estéril (sobrecarga) no de interés. Movimiento total de mineral y estéril constituye el proceso. A menudo más estéril que mineral durante vida de mina, según naturaleza y ubicación. Remoción y colocación de sobrecarga es costo mayor.

Técnicas de Minería

Dos tipos según métodos de excavación: minería a cielo abierto y subterránea (sub-superficie). El hierro se mina casi exclusivamente por operaciones a cielo abierto. Métodos predominantes: mina a cielo abierto (open pit) y mina a cielo descubierto (open cut). Sin embargo, algunas minas subterráneas operan globalmente. La decisión depende de proximidad del cuerpo mineral a la superficie. Open pit y open cut son menos costosos. Ratios de sobrecarga y desmonte (stripping ratios) importantes para determinar si yacimiento es minable. Stripping ratio: unidades de sobrecarga por unidad de mineral bruto. Figura 1 muestra mina a cielo abierto típica.

Figura 1: Mina a cielo abierto típica de mineral de hierro

Según métodos, minería se divide en: manual y mecanizada. Grandes minas son mecanizadas; manual en minas pequeñas.

Minería Manual

Normalmente limitada a minerales flotantes (float ores). Minería de mineral de vetas (reef ore) también manual a pequeña escala. Área de mineral flotante excavada manualmente con picos, barras, palas; material cribado manualmente para separar +10 mm que se apila. Estéril devuelto a huecos. Para vetas: agujeros 0,6 m profundo, 30-40 mm diámetro, perforados con martillos neumáticos manuales con compresores portátiles. Espaciamiento ~0,6 m; cada agujero cargado con 150-200 g pólvora o cartuchos de gelatina. Mineral volado criba manualmente, apilado para carga en volquetes.

Minería Mecanizada

Grandes minas. Extracción de depósitos superficiales. Todas las operaciones mecanizadas; formación sistemática de bancadas (benches) por perforación y voladura.

Proceso Minero

Recuperación de material desde mina a cielo abierto. Sobrecarga (vegetación, suelo, roca) removida (desmonte) para alcanzar depósitos enterrados. Sobrecarga removida continuamente durante vida de mina al cortar pared alta para profundizar. En el proceso, se desarrollan bancadas para perforación, voladura y acarreo a planta de trituración. Altura de bancadas depende: requerimiento producción, forma, tamaño, profundidad del cuerpo, perturbaciones geológicas, dureza/compacidad, tipo/tamaño de equipos. Longitud de frente depende: contornos del depósito, producción requerida, variación de ley, requisitos de mezcla, capacidad de cargadoras. Ancho de bancada gobernado por tamaño de maquinaria mayor.

Perforación en bancadas para producción con perforadoras mecanizadas específicas. Objetivo: crear orificio de diámetro, profundidad, dirección adecuados en roca para colocar explosivos. Perforación en patrón según altura bancada, diámetro orificio, maquinaria, naturaleza roca, tipo explosivos. Agujeros usualmente verticales pero pueden inclinarse para mejores resultados.

Objetivo de voladura: exponer cuerpo mineral y fragmentar mineral. Requisito principal de explosivo: combustión completa sin oxígeno externo. Explosivos usados antes: nitroglicerina, material carbonáceo, agente oxidante. A veces cartuchos de emulsión o gel. Hoy lo más común: mezcla nitrato amonio y fuel oil (ANFO). Detonados por caperuza de alto explosivo y/o primer. Hoy se usa nonel como detonador. Nonel: detonador de tubo de choque diseñado para iniciar explosiones. En lugar de cables eléctricos, tubo plástico hueco entrega impulso de disparo al detonador, inmune a riesgos de corriente eléctrica perdida. Tubo plástico de tres capas, diámetro pequeño, recubierto en pared interna con compuesto explosivo reactivo; al encenderse propaga señal de baja energía (similar a explosión de polvo). Reacción viaja ~2000 m/seg con mínima perturbación externa. Diseño incorpora tecnología patentada: disco amortiguador (CD) y búfer de ignición retardada (DIB) para fiabilidad y precisión.

Áreas para minería a cielo abierto seleccionadas por plan minero. Áreas identificadas etiquetadas. Mineral extraído de grandes huecos por extracción progresiva a lo largo de escalones o bancadas. Bancadas dan acceso a mineral progresivamente profundo. Tras limpiar suelo y roca suprayacente, mineral perforado y volado. Porción a remover perforada por torres en patrón apropiado. Agujeros cargados con mezclas explosivas, cargados y volados. Voladura rompe material a tamaño requerido para excavación.

Tras voladura, mineral roto cargado por palas, excavadoras o cargadoras frontales en volquetes grandes para transporte a planta de trituración y lavado. Transporte facilitado manteniendo caminos de acarreo. Transportadores de banda terrestres usados donde hay largas distancias entre huecos y plantas de trituración, y entre estas y sitios de carga. Huecos amplios creados por perforación, voladura y remoción se llaman "open pits".

Trituración y Lavado de Minerales

En plantas de trituración y lavado se procesa el mineral. Procesamiento va desde simple trituración y cribado separando fracciones de tamaño hasta procesos que benefician/mejoran calidad de productos. Hecho por procesos físicos que remueven impurezas por diferencia en densidad o tamaño de partícula (gravedad o separación por tamaño). Procesamiento puede ser húmedo o seco. Manipulación posterior, lavado y cribado mecanizados en plantas.

Mineral procesado almacenado y mezclado para cumplir requisitos de calidad antes de recuperarse y cargarse en vagones o volquetes para envío a clientes.

Aspectos Ambientales

Materiales de desecho de minería a cielo abierto: sobrecarga, estéril, agua de mina con sólidos suspendidos y disueltos. Otros: pequeñas cantidades de aceite y grasa derramados. Agua de mina contiene constituyentes disueltos/suspendidos similares a los del cuerpo mineral: trazas de Al, Sb, As, Be, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Se, Ag, S, Ti, Zn, etc.