Cómo las ganancias definen lo que extraemos y por qué es importante

La minería no es sólo cavar un hoyo. Es el proceso de extracción de minerales útiles de la superficie de la Tierra, incluidos los mares. Pero aquí está el truco. Un mineral es una sustancia inorgánica con una composición química definida y propiedades físicas distintivas. La excepción es el carbón, una sustancia orgánica que a menudo se agrupa. Luego está el mineral. El mineral es un mineral metalífero, o un agregado de dichos minerales y ganga (roca sin valor económico), que puede extraerse con fines de lucro.

Depósito mineral designa una aparición natural de un mineral útil. Depósito de mineral denota un depósito mineral de suficiente extensión y concentración para invitar a la explotación. ¿Ves la diferencia? Todo se reduce al dinero.

Por qué las etiquetas de precios determinan la realidad geológica

Al evaluar los depósitos minerales, es extremadamente importante tener en cuenta las ganancias. La cantidad total de mineral en un depósito determinado se denomina inventario de minerales. Sólo la cantidad que puede extraerse con beneficios se denomina reserva de mineral. A medida que aumenta el precio de venta del mineral o caen los costos de extracción, aumenta la proporción del inventario de mineral clasificado como mineral.

Evidentemente, lo contrario también es cierto. Una mina puede dejar de producir porque el mineral se ha agotado. O porque los precios han bajado o los costos han aumentado tanto que lo que antes era mineral ahora es sólo mineral. Es una definición cambiante. El terreno no cambia. Las matemáticas sí.

Las raíces profundas de la extracción

Los descubrimientos arqueológicos indican que la minería se realizaba en tiempos prehistóricos. El primer mineral utilizado fue el pedernal. Su patrón de fractura concoide permitió que se rompiera en pedazos con bordes afilados. Útiles como raspadores, cuchillos y puntas de flecha. Durante el período Neolítico (alrededor de 8000-2000 a. C.), se excavaron pozos de hasta 100 metros (330 pies) de profundidad en depósitos de tiza blanda en Francia y Gran Bretaña. Querían los guijarros de pedernal. El ocre rojo y el mineral de cobre malaquita sirvieron como pigmentos.

La mina subterránea más antigua conocida en el mundo fue hundida hace más de 40.000 años. Ubicado en Bomvu Ridge en las montañas Ngwenya, Suazilandia. Extraían ocre para ceremonias funerarias y coloración corporal. El oro fue uno de los primeros metales utilizados. Extraído de lechos de arena y grava donde se encontraba como metal puro debido a su estabilidad química. El cobre, químicamente menos estable, se presenta en forma nativa y probablemente fue el segundo metal descubierto. También se encontró plata en estado puro. Hubo un tiempo en que se valoraba más que el oro.

Fundición antigua y piedra monumental.

Los historiadores dicen que los egipcios extraían cobre en la península del Sinaí ya en el año 3000 a.C. Parte del bronce (cobre aleado con estaño) data del año 3700 a. C. El hierro data del año 2800 a.C. Los registros egipcios de fundición de mineral de hierro datan del 1300 a. C. El plomo, encontrado en las antiguas ruinas de Troya, se produjo ya en el año 2500 a.C.

Una de las primeras evidencias de construcción con piedra de cantera fue la construcción (2600 a. C.) de las grandes pirámides de Egipto. Keops, el más grande, mide 236 metros (775 pies) a lo largo de los lados de la base. Contiene aproximadamente 2,3 millones de bloques de dos tipos de piedra caliza y granito rojo. Se cree que la piedra caliza se extrajo del otro lado del Nilo. Se transportaron bloques que pesaban hasta 15.000 kg (33.000 libras) a largas distancias. Elevado a su lugar. Muestran un corte preciso que dio como resultado una mampostería de ajuste fino.

De la ignición al poder neumático

Uno de los primeros tratamientos más completos de los métodos mineros en Europa es el del erudito alemán Georgius Agricola en su De re Metallica (1556). Describe métodos detallados para perforar pozos y túneles. El mineral blando y la roca se extraían laboriosamente con un pico. El mineral más duro requería pico y martillo, cuñas o calor.

Para provocar el incendio, se amontonó un montón de troncos en la pared rocosa y se quemó. El calor debilitó o fracturó la roca debido a la expansión térmica. Cuando fue necesario, se utilizaron sistemas de ventilación y bombeo crudos. La elevación de pozos y pendientes se realizaba con un molinete. El transporte se hacía en “camiones” y carretillas. En los túneles se emplearon sistemas de soporte de madera.

Se lograron grandes avances en la minería cuando el secreto de la pólvora negra llegó a Occidente. Probablemente de China a finales de la Edad Media. Este fue reemplazado como explosivo a mediados del siglo XIX por dinamita. Desde 1956, se han utilizado ampliamente tanto los agentes explosivos de nitrato de amonio como las lechadas (mezclas de agua, combustibles y oxidantes). Primero se utilizó un taladro de acero con punta de cuña y un martillo para perforar agujeros para colocar explosivos. La experiencia demostró que la ubicación adecuada de los pozos y el orden de disparo son importantes para obtener la máxima rotura de roca en las minas.

La invención de los taladros mecánicos accionados por aire comprimido (martillos neumáticos) aumentó notablemente la capacidad de extraer roca dura. Disminuyó varias veces el costo y el tiempo de excavación. Se dice que el inglés Richard Trevithick inventó un taladro giratorio impulsado por vapor en 1813. Los taladros de pistón mecánicos que utilizaban brocas adheridas a varillas de perforación y se movían hacia arriba y hacia abajo como un pistón en un cilindro datan de 1843. En Alemania, en 1853, se inventó un taladro que se parecía a los taladros neumáticos modernos. Los taladros de pistón fueron sustituidos por los taladros de percusión accionados por aire comprimido. Su rendimiento mejoró con un mejor diseño y la disponibilidad de acero de calidad.

Los avances en la perforación estuvieron acompañados de mejoras en los métodos de carga. Desde carga manual con palas hasta diversos tipos de cargadores mecánicos. El transporte también evolucionó a partir del transporte de personas y animales. Para extraer vagones tirados por locomotoras eléctricas y cintas transportadoras. Y a vehículos de gran cilindrada con neumáticos. En la minería a cielo abierto se produjeron acontecimientos similares. Aumentar drásticamente el volumen de producción y reducir el coste de los productos metálicos y no metálicos. Las grandes máquinas de extracción con ruedas excavadoras utilizadas en la minería del carbón a cielo abierto se emplean en otros tipos de minas a cielo abierto.

Cómo los mineros resolvieron la crisis del agua y la luz

El agua solía ser el peor enemigo de los mineros. Inundó pozos, arruinó equipos e hizo casi imposible realizar excavaciones profundas. Luego apareció James Watt con la máquina de vapor en el siglo XVIII. De repente, las bombas de vapor pudieron sacar agua de las minas profundas. El problema no había desaparecido, pero era manejable.

La iluminación siguió un camino similar. Los primeros mineros dependían de velas o lámparas de mecha que quemaban aceite de ballena, aceite de carbón o queroseno. Estaba oscuro. Fue peligroso. En la década de 1890, las cosas se pusieron más brillantes pero más volátiles. El gas acetileno, generado al gotear agua sobre carburo de calcio, se quemaba en un reflector de metal. Una chispa de pedernal encendió la llama. Era lo suficientemente brillante para trabajar, pero ¿gas inflamable en una mina? Ésa es una receta para el desastre.

El verdadero cambio se produjo en la década de 1930 con las lámparas de casco alimentadas por baterías. Sin llama abierta. Sin tanques de acetileno. Sólo luz. Desde entonces, los ingenieros han modificado la duración, el peso y la intensidad de la batería. Los mineros ahora pueden ver claramente sin llevar una posible explosión sobre sus cabezas.

Es fácil romantizar la minería. Piense en el buscador solitario con un pico. Esa imagen está muerta. La minería moderna se trata de máquinas que proporcionan la fuerza bruta y profesionales capacitados que proporcionan la estrategia. Estamos extrayendo oro de profundidades subterráneas de 4.000 metros. Eso es más de 13.000 pies de profundidad. Las minas a cielo abierto excavan a más de 700 metros de profundidad. La escala es industrial, no artesanal.

Cómo encontrar minerales utilizando técnicas de prospección modernas.

Encontrar un depósito mineral se llama prospección. Una vez que encuentre un lugar potencial, llamado prospecto, lo explorará. Es necesario conocer el tamaño, la forma, la orientación y la calidad del mineral. Necesitas saber dónde están las cosas buenas en relación con la superficie.

Los buscadores tradicionales recorrieron la tierra. Observaron afloramientos, suelo y sedimentos. La observación directa todavía funciona. Pero los buscadores modernos utilizan herramientas para reducir el radio de búsqueda. Buscan anomalías. Una anomalía es una diferencia entre lo que ves y lo que esperas ver.

Las imágenes aéreas y satelitales ayudan a escanear grandes áreas rápidamente. Los cambios en la estructura geológica, el tipo de roca, el suelo o la vegetación pueden indicar una mineralización debajo. La prospección geofísica es más profunda. Utiliza métodos gravitacionales, magnéticos, eléctricos, sísmicos y radiométricos. Estas herramientas miden propiedades de las rocas como la densidad, la susceptibilidad magnética, la conductividad eléctrica y la desintegración radiactiva.

La prospección geoquímica busca pistas químicas. Los científicos recolectan muestras de suelo, sedimentos lacustres, agua, depósitos glaciares, rocas, vegetación, tejidos animales, microorganismos, gases y aire. Realizan pruebas de oligoelementos. Las concentraciones inusuales apuntan a un depósito.

Métodos de exploración: trincheras, galerías y muestreo de núcleos

Una vez identificados los prospectos, comienza la exploración del campo. El método depende del tipo de depósito y de la profundidad. Si el depósito aflora en la superficie, se cavan zanjas poco profundas con topadoras o retroexcavadoras. La excavación de zanjas proporciona datos precisos cerca de la superficie y grandes volúmenes de muestra. Pero está limitado por la profundidad que puede cortar el equipo.

A veces se conducen derivas especiales. Esto es caro y lento. Las derivas se utilizan principalmente para crear sitios de perforación. A partir de ahí, se puede explorar un gran volumen para construir un modelo tridimensional del yacimiento. También son útiles los ejes y galerías viejos. Proporcionan un fácil acceso para muestrear reservas existentes o explorar extensiones.

El método más común es perforar orificios para sondas. Una broca con punta de diamante corta una hendidura estrecha en la roca. Extrae un núcleo cilíndrico del centro. Este es el muestreo central. Los agujeros pueden tener cientos o miles de metros de largo. El diámetro estándar es de unos 50 milímetros.

Los núcleos se colocan en cajas especiales en el orden en que fueron retirados. Los geólogos registran cada núcleo. Describen los tipos de rocas, minerales y características estructurales como juntas, fallas y planos de lecho. Evalúan la resistencia de las rocas. El núcleo suele estar dividido longitudinalmente. La mitad va a un laboratorio para determinar la ley del mineral.

Delineación del yacimiento con mapas y modelos

Los agujeros centrales se perforan siguiendo un patrón regular. Sus ubicaciones están trazadas en mapas planos. Para visualizar el depósito en profundidad, también se trazan agujeros en planos verticales llamados secciones. El geólogo estudia cada sección. Utilizando datos de mapas, registros de núcleos y conocimientos de estructuras geológicas, llenan los espacios entre los agujeros y los planos.

Este método construye un modelo de yacimiento. Funciona bien para depósitos medianos y pequeños con límites definidos entre el mineral y los desechos. A menudo se extraen bajo tierra. Pero para grandes depósitos extraídos mediante métodos a cielo abierto, este enfoque es menos común. Ha sido reemplazado en gran medida por modelos de bloques. Estos se detallan en la sección de minería a cielo abierto.

El objetivo no es sólo encontrar roca. Es entender su estructura, calidad y volumen antes de que se mueva una sola pala.

La industria ha pasado de las conjeturas a la precisión. Las anomalías ya no son sólo curiosidades visuales. Son puntos de datos. Y los puntos de datos toman decisiones de miles de millones de dólares.

Mapeo del yacimiento

Los depósitos minerales no se quedan ahí al azar. Tienen formas. La mayoría de ellos son tabulares, encajados entre capas de roca paralelas como una rebanada de pan en una hogaza. Para navegar por ellos, los mineros se basan en dos medidas. Inclinación te indica el ángulo relativo al horizonte. Strike te da la dirección de la brújula.

También necesitas saber qué hay arriba y qué hay abajo. La roca que se encuentra encima del depósito es la pared colgante. Lo que está debajo es el pie. Términos simples. Crítico para la seguridad.

La calificación no es estática

No todos los minerales son iguales. La concentración del valioso mineral se llama grado. Este número fluctúa enormemente en un solo depósito.

Aquí está la dura verdad. El hecho de que un mineral esté presente no significa que valga la pena desenterrarlo. Hay una ley de corte de mina. Por debajo de este umbral, extraer el material pierde dinero. Una vez que la roca sale del suelo, hay otro obstáculo. La ley de corte del molino. Este es el punto por debajo del cual procesar la roca ya no es rentable.

Luego está la calificación de equilibrio. Este es el punto de inflexión. Los costos son iguales a los ingresos. Todo lo anterior es mineral. Todo lo que esté debajo es desperdicio.

Entonces, ¿cómo se decide qué es una reserva explotable? Miras los números. Los costos de extracción varían enormemente. Dependen del sistema minero, de la maquinaria y de la duración de la mina. Es un cálculo complejo.

Tomemos como ejemplo las minas a cielo abierto. Comienzan en la superficie. Barato. Fácil. Pero a medida que profundizas, la física cambia. Con el tiempo, es posible que tengas que cambiar a la minería subterránea. El costo por tonelada aumenta. Para justificar ese salto, el mineral subterráneo necesita una ley más alta. Si no es así, lo dejas.

Domina la minería a cielo abierto

Más de dos tercios de la producción mineral anual del mundo proviene de la minería a cielo abierto. Es el gran bateador.

Existen tres tipos principales.
– Minería a cielo abierto
– Minería a cielo abierto
– Canteras

Se diferencian en forma, técnica y lo que extraen de la tierra.

La minería a cielo abierto crea un enorme agujero. A veces se desprende de la cima de una colina. La minería a cielo abierto es diferente. Es lineal. Una draga o una pala gigante retira largas y estrechas franjas de tierra. Extraes el mineral, pasas a la siguiente franja y arrojas los desechos de la nueva franja en el agujero que acabas de hacer. Es eficaz para depósitos de carbón planos y delgados. Por eso a menudo se clasifica por separado.

La extracción de canteras se divide en dos campos. Uno es para piedra ornamental. Colores, tamaños y formas específicos. Trabajo caro. El otro es para arena, grava y piedra triturada. Utilizado para carreteras, cemento, hormigón. Las técnicas aquí reflejan la minería a cielo abierto. Así que nos centramos en el lado ornamental. Las cosas de alta gama.

La geometría del pozo.

Las minas a cielo abierto se construyen en capas llamadas bancos.

¿Qué tan gruesos son? Generalmente de 12 a 15 metros. Alrededor de 40 a 50 pies. Depende de la roca y del equipo. Los mineros trabajan en varios bancos a la vez. Se desplazan mediante rampas. Estas rampas son anchas. De 20 a 40 metros de ancho. Extiendes una rampa hacia abajo para comenzar un nuevo nivel. Se corta profundamente y luego se ensancha. Esto forma el nuevo fondo del pozo.

Las paredes importan. Mucho.

La pendiente está determinada por la resistencia de la roca. La estabilidad no es negociable. Especialmente a medida que el pozo se hace más profundo.

Aquí está la tensión. Incrementar la pendiente unos pocos grados puede ahorrar millones en costos de desmonte. Puede aumentar la recuperación del mineral. Pero también invita al colapso. Los fallos de taludes pueden implicar millones de toneladas de material. Es un riesgo. Las minas ejecutan programas de estabilidad constantes. Analizan datos estructurales, niveles freáticos y patrones de voladura. Un pozo grande podría utilizar cinco o más ángulos de pendiente diferentes.

A medida que se profundiza, se extrae más roca estéril. Al final, las matemáticas se rompen. El valor del mineral expuesto ya no cubre el costo de sacarlo. La minería se detiene.

Este equilibrio es el índice de eliminación. Roca estéril dividida por mineral extraído. El índice de equilibrio de rentabilidad depende del valor y los costos del mineral. Cuando lo golpeas, ya está.

Cómo calcular las reservas de mineral para minas a cielo abierto

La estimación de reservas no es sólo una conjetura. Comienza perforando orificios para la sonda. Traza esas ubicaciones en un mapa. Corta secciones verticales a través de ellos. Obtienes la extensión vertical del yacimiento. A partir de ahí sigue la ubicación de los bancos.

Pero se extrae en capas horizontales. Entonces también se calculan las reservas en porciones horizontales. Cada rebanada corresponde a la altura de un banco. Cortas estas rebanadas en bloques a lo largo de líneas de coordenadas. ¿Largo y ancho del bloque? Generalmente de una a tres veces la altura del banco.

Determine la calificación para cada bloque. Apílalos. Tienes un modelo de bloques. Debe ser mayor que la reserva de mineral real. ¿Por qué? Porque hay que cavar el hoyo para exponerlo.

Ahora agregue dinero a la mezcla. Los costos varían. Los ingresos esperados varían. El grado importa. La ubicación importa. Esto crea un modelo de bloques económicos. Algunos bloques terminan dentro del pozo. Otros se quedan afuera. ¿Cómo decides cuáles van?

La técnica del cono flotante es el estándar. Imaginemos primero dos dimensiones. Para eliminar un bloque de mineral, debes eliminar todo lo que está encima de él. Dibuja un triángulo invertido. Los lados coinciden con el ángulo de la pendiente. La base se apoya en la superficie. Apex golpea el bloque de mineral. ¿En 3D? Es un cono.

Compare el valor del mineral en el vértice con el costo de eliminar todo el cono. ¿Valor neto positivo? Mío. Ejecute esta verificación para cada bloque del modelo. El resultado es el esquema final del pozo.

Operaciones de perforación y voladura en minas a cielo abierto

Las grandes minas mueven diariamente casi un millón de toneladas de material. ¿Pequeños? Un par de miles. El proceso se reduce a cuatro pasos: perforación, voladura, carga y transporte.

Las grandes minas utilizan perforadoras rotativas. Los agujeros varían de 150 a 450 mm de diámetro. La broca tiene tres conos con dientes de acero o carburo de tungsteno. Gira bajo carga pesada. Rompe la roca por compresión y cizallamiento. Los compresores de aire expulsan los recortes a través del centro de la sarta de perforación.

Los pozos más pequeños utilizan máquinas de percusión neumáticas o hidráulicas. Montado en camión o sobre orugas. Los agujeros son más pequeños, de 75 a 120 mm.

El patrón importa. Necesita fragmentación específica para su posterior carga y trituración. Dos términos definen el patrón: carga y espaciamiento. La carga es la distancia más corta desde el hoyo hasta la cara del banco. El espaciado es el espacio entre los agujeros. La carga suele ser de 25 a 35 veces el diámetro del agujero. El espaciamiento suele ser igual a la carga.

La mayoría de los explosivos son ANFO. Lechada de nitrato de amonio mezclada con fueloil. Bombeado desde camiones cisterna. Un solo agujero de 400 mm y 7,5 metros de profundidad puede generar alrededor de mil millones de caballos de fuerza. Esa es mucha energía. El objetivo es una fragmentación útil. No sólo ruido. Los blásters disparan agujeros en una secuencia controlada para gestionar la fuerza.

Carga y transporte de materiales pesados.

El objetivo de la voladura es simple. Rompe la roca. Desplazarlo en una pila. Facilite la carga.

Las palas eléctricas o diésel-eléctricas realizan el levantamiento en fosos grandes. Los hidráulicos también. El tamaño lo define el cazo o cucharón. Las capacidades habituales oscilan entre 15 y 50 metros cúbicos. Un bocado puede levantar de 30 a 100 toneladas.

Los camiones deben coincidir con la pala. ¿Regla general? Llene el camión con cuatro o seis movimientos de pala. Una pala de 15 metros cúbicos se combina con un camión de 120 a 180 toneladas. Los camiones más grandes transportan más de 350 toneladas. Tienen motores que producen más de 3.500 caballos de fuerza. Los diámetros de los neumáticos superan los 3 metros.

Las cargadoras de ruedas también desempeñan un papel. Su alta movilidad ayuda.

Transporte de mineral desde pozos profundos

Los pozos son cada vez más profundos. Las más profundas superan los 800 metros. Transportar tan lejos con camiones es caro. Surgen alternativas.

Las cintas transportadoras son comunes. Pero requieren trituración en el pozo. El material extraído debe descomponerse antes del transporte. Los ángulos pronunciados son un problema. La mayoría de los cinturones tienen un máximo de 18 grados. ¿Transportar directamente por las paredes del foso? Los ingenieros todavía están desarrollando técnicas para eso.

¿Qué sucede después de que el mineral sale del suelo?

El camión se pone en marcha. Los desechos de roca se dirigen a un vertedero. Lo bueno, el mineral, va a una planta procesadora. A veces se salta la planta por completo si la calidad es lo suficientemente alta como para enviarla directamente. Pero eso es raro. La mayoría de las operaciones clasifican el subromineral en pilas separadas. Quizás lo desenterren más tarde. Podrían tratarlo con productos químicos allí mismo, en el vertedero. Eso es lixiviación en pilas. Extrae metales sin mover la roca a un molino.

¿Por qué extraemos piedra que no es metal?

No construimos rascacielos con granito. Normalmente no. Pero lo queremos. Tiene buena pinta. Dura. Es fácil de limpiar. Granito, caliza, arenisca, mármol, pizarra, gneis, serpentina. Estos son los pesos pesados. Si se usa para estructuras, paredes, pisos o simplemente como decoración, es piedra de construcción. Si se corta a tamaños específicos para construcción o monumentos, se convierte en piedra dimensional.

La piedra de buena dimensión debe ser consistente. Mismo color. Misma textura. Sin grietas. Tiene que pulirse. Tiene que sobrevivir a la lluvia. Esta sección no trata sobre la extracción de tierra. Se trata de cortar roca.

Cómo se le da forma al hoyo

Las canteras no siempre son agujeros en el suelo. A veces son laderas. El primer paso es desnudarse. Los árboles se van. Se va la maleza. Luego la capa superior del suelo. Se almacena para su posterior recuperación. No puedes simplemente tirarlo.

La roca sale en bancos. Rebanadas. Generalmente de 4,5 a 6 metros de espesor. Pero la naturaleza no sigue reglas. Si hay una veta natural, la cantera la sigue.

Los bloques que sacan son enormes. A veces se les llama panes. Seis metros de altura. Seis metros de profundidad. Hasta 18 metros de largo. Esto equivale a entre 1.200 y 2.000 toneladas. Eso no se mueve con un montacargas. Tradicionalmente, las torres de perforación fijas hacían el trabajo. El alcance de la torre decidió la forma de la cantera. Ahora, los cargadores frontales móviles están tomando el control. Levantan bloques de molino de 30 toneladas. El diseño cambia porque cambia la maquinaria.

El desperdicio es el enemigo aquí. Sólo entre el 15 y el 20 por ciento de la piedra que se extrae es utilizable. El resto son escombros. Planificar dónde va esa pila de desechos es una parte importante del trabajo.

Cortar piedra sin romperla

¿Cómo se separa una cuadra de la montaña?

Durante años, la sierra de alambre fue la reina. Es un alambre de acero, helicoidal, de unos 6mm de espesor. Lleva una suspensión de agua y abrasivo: arena, óxido de aluminio, carburo de silicio. El alambre no corta la piedra. El abrasivo sí. El cable simplemente lo entrega.

El alambre se desgasta. El corte se vuelve más estrecho. Si el cable se rompe, estás atascado. Empezar de nuevo es una pesadilla. Por eso el cable tiene que ser lo suficientemente largo para terminar el trabajo. En granito se utilizan unos 27 metros de alambre por cada metro cuadrado de corte. Un solo corte de 6×9 metros necesita 1.450 metros. Una instalación completa podría utilizar de 3 a 5 kilómetros de cable. Accionado por motores eléctricos o diésel. Guiado por poleas. Un cable puede realizar varios cortes si coloca las ruedas en el ángulo correcto.

¿El beneficio? Un corte suave. No hay daños a la roca circundante. Menos trabajo después. Pero es lento. Y está siendo reemplazado.

Quemando y perforando la roca

Para rocas duras como el granito, el calor funciona. Los quemadores de chorro utilizan fueloil y oxígeno o aire. Arde como un motor de cohete en miniatura. Temperatura alta. Alta velocidad. Corta un canal de 75 a 150 mm de ancho y hasta 6 metros de profundidad. Portátil o automatizado. Se derrite.

O puedes perforar. Los taladros de percusión neumáticos o hidráulicos realizan agujeros largos y paralelos. La perforación en línea utiliza orificios guía poco espaciados. Luego, se saca un trozo más grande por el medio. En rocas más blandas, simplemente se quita la red entre los agujeros.

El método que utilices depende de la roca. El granito duro podría quemarse. Se perfora piedra blanda. El objetivo es siempre el mismo. Saque el bloque. No lo rompas. No lo desperdicies.

División de roca sin pluma

Los explosivos no son la única forma de romper piedras. A veces lo que quieres es una división limpia, no un cráter.

Si se perforan agujeros con una separación de 125 a 250 mm, se puede fracturar la roca entre ellos. Se trata de precisión. Un método utiliza explosivos especiales. No explotan la roca. Presionan gas a alta presión contra las paredes del agujero. La presión aumenta. Luego crack. Se forma una fisura a lo largo de la línea de fuego. Caos controlado.

Los trabajadores de la vieja escuela usan plumas y cuñas. Es mecánico. Brutal. Eficaz.

Las plumas son dos piezas de acero de media caña. Los introduces en cada agujero a lo largo del costado del bloque. Luego deslizas una cuña entre cada par. Golpea las cuñas con un mazo. La fuerza se transfiere a las plumas. La roca no quiere moverse. La presión no tiene a dónde ir más que a través de la piedra. Surge una línea de grieta.

Esta técnica fija la parte inferior de un bloque. También corta trozos grandes en trozos más pequeños. Para ese último paso, sólo necesitas agujeros poco profundos. A unos centímetros de profundidad. Pequeño diámetro.

También hay otros trucos. Lechadas de cemento especiales que se expanden a medida que curan. Presurización hidráulica. Todos hacen lo mismo: empujar hasta que la piedra ceda.

La ventaja de la sierra de hilo diamantado

La tecnología más nueva es más silenciosa. Limpiador. Más preciso.

Introduzca la sierra de hilo diamantado. Parece un cable grueso. Es acero de 6 mm en el núcleo. Envuelto en cuentas impregnadas de diamantes. Entre las cuentas se colocan espaciadores de plástico. Esos espaciadores importan. Evitan que la roca convierta el cable de acero en polvo. Mantienen los diamantes en su lugar.

El agua hace el trabajo pesado aquí. El agua limpia enjuaga el corte. Enfría el cable. Evita que los diamantes se sobrecalienten y se opaquen.

Para iniciar un corte, se necesitan dos perforaciones. Uno perforado verticalmente desde la esquina superior. Uno perforado horizontalmente desde abajo. Se cruzan. Pasas el cable. Un mecanismo de accionamiento lo tira. La tensión es clave.

El corte es estrecho. Muy estrecho. Eso significa menos desperdicio. Menos piedra convertida en polvo. La piedra no se agrieta ni se agrieta por la vibración. Una vez que el cable está enrollado y en movimiento, ni siquiera necesita un operador parado allí. Simplemente corre.

Motosierras para piedra

Sí, las motosierras pueden cortar rocas. No madera. Roca.

Estas no son las herramientas de tu jardín. Son enormes. Parecen sierras para madera, pero llevan fresas de carburo de tungsteno o con punta de diamante. Manejan piedras blandas. Canicas. Calizas. Travertinos. A las pizarras les gusta la pizarra. Algunas areniscas.

La cadena tiene eslabones extraíbles. Ellos sostienen las herramientas. La cadena circula en un canal. Las paredes y el fondo de ese canal son reemplazables. Se desgastan. Los intercambias. La máquina se mueve sola. Un mecanismo de piñón y cremallera lo impulsa a lo largo de vías modulares.

Es maquinaria pesada. Es ruidoso. Pero funciona con materiales que arruinarían una hoja estándar.

Canalización del chorro de agua

Si quieres silencio, usa agua.

Los chorros de agua a alta presión cortan canales en la piedra. El agua pura puede hacerlo. O agua mezclada con una sustancia abrasiva. El agua sale disparada a través de una pequeña boquilla. La velocidad es extrema.

Crea nuevas grietas. Penetra en los existentes. Delgadas capas de roca se cortan. Capa por capa.

¿El resultado? Canales estrechos y rectos. Casi ningún ruido. No daña la superficie de la pared circundante. Es gentil a pesar de la fuerza.

Minería subterránea

¿Por qué la minería profunda cuesta más por tonelada?

La minería a cielo abierto se topa con un muro. No uno físico, sino matemático. Cuando el mineral se encuentra a gran profundidad, la roca estéril que hay que transportar para llegar a él se vuelve demasiado pesada para levantarla. Cambias a técnicas clandestinas. Es caro. Cada tonelada extraída bajo tierra cuesta más que su contraparte en la superficie. ¿Por qué? El equipo es más pequeño. Las condiciones del terreno y la geometría del mineral exprimen las máquinas. El acceso es estrecho. Tanques de productividad. Se podría obtener de cinco a cincuenta veces menos producción por trabajador por turno en comparación con las minas a cielo abierto.

Hay una compensación. Los mineros subterráneos sólo extraen mineral. Las minas a cielo abierto extraen toneladas de desechos por cada tonelada de roca valiosa. Esa selectividad tiene valor.

Elegir el método de minería subterránea adecuado

Una vez que te comprometes a pasar a la clandestinidad, el método depende de la roca. El tamaño importa. La forma importa. La orientación importa. El grado importa. Si el mineral es de alta ley o de alto precio, puede permitirse métodos costosos. Quiere mantener separados el mineral y los desechos. Esto lo consigue una extracción altamente selectiva. Pero si puedes clasificarlos más tarde, tal vez con imanes para magnetita, puedes utilizar la minería a granel. Es más barato. Menos selectivo. Más rápido.

La inmersión del yacimiento lo cambia todo. Una caída de más de 50 grados te permite utilizar la gravedad. El mineral cae. Fácil. Una caída de menos de 25 grados requiere equipo con neumáticos para transportar el mineral. Los ángulos pronunciados son complicados. Se necesitan diseños especiales para el término medio.

Las aberturas que se crean se llaman rebajes o habitaciones. Detenerse ocurre en dos pasos. Primero está el desarrollo. Preparas los bloques de mineral. Es costoso. El segundo paso es la producción. Tú extraes el mineral. Es más barato. Intenta maximizar la producción para cada etapa de desarrollo. Para yacimientos minerales empinados, los niveles de producción se espacian con mucha distancia. Aberturas más grandes significan equipos más grandes. Menos máquinas. Menos trabajo.

La fuerza de la roca limita tus aperturas. La roca es más fuerte que el hormigón de las carreteras. Pero tiene defectos. Grietas. Fallos. Si esos defectos están muy juntos o llenos de material triturado, debes mantener las aberturas pequeñas.

La profundidad trae presión. A medida que se profundiza, aumenta el peso de la roca suprayacente. La presión lateral también aumenta. Puede ser un tercio de la presión vertical o tres veces mayor. En las minas más profundas, a más de 4 kilómetros de profundidad, la presión es intensa. La roca explota. Son explosiones de rocas. Dejan de minar. La ingeniería mecánica de rocas se ocupa de esto. Estudia cómo interactúa el macizo rocoso con las aberturas mineras.

Construyendo la infraestructura minera

No se puede minar sin desarrollo. La inversión de capital es lo primero. Las minas a cielo abierto construyen caminos y eliminan residuos. Las minas subterráneas son más complejas.

Accesos verticales y pozos

La entrada principal es un pozo. Un agujero vertical hundido en la superficie. Va por debajo del nivel minero planificado más profundo. Las corrientes horizontales se ramifican a intervalos regulares. Estos se llaman niveles. Los ascensores, o jaulas, bajan a los trabajadores y las máquinas. El mineral sale en saltos. Transportes especiales.

Los ejes tienen compartimentos. Tienen líneas de aire comprimido. Cables de energía eléctrica. Tuberías de agua. También ventilan la mina. El aire fresco entra por un eje. El aire viciado sale por otro. O viceversa.

Las rampas ofrecen otra forma de bajar. Túneles conducidos hacia abajo desde la superficie. Rampas internas conectan niveles. En las montañas, se pueden recorrer túneles horizontales desde un lado. Estos son túneles. Común en la minería de metales.

¿Por qué la gravedad hace el trabajo pesado en el transporte de minerales?

El mineral extraído no se queda ahí sentado. Se vierte en pasos de mineral : pozos verticales o casi verticales que permiten que la gravedad haga el trabajo. La roca cae directamente hasta el nivel más bajo de la mina. A partir de ahí, se tritura, se mete en un contenedor y se carga en contenedores. Estos contenedores suben hasta el marco del cabezal de superficie, descargan su carga y vuelven a descender. Repetir.

Algunas minas utilizan en su lugar cintas transportadoras o camiones. ¿Roca de desecho? A menudo se deja bajo tierra para ahorrar espacio. Cuando necesita moverse, utiliza aberturas verticales similares.

La mecánica de subidas y winzes.

Crear estas conexiones verticales no es sólo desenterrar. Se llama criar. Los trabajadores comienzan desde abajo y conducen hacia arriba. Las máquinas perforadoras perforan agujeros de 2 a 5 metros de ancho y de cientos de metros de largo. Estas aberturas sirven para múltiples propósitos: pasos de mineral, vertederos de desechos o pozos de ventilación.

¿Bajar desde un nivel superior? Eso es una ** sorpresa **. Piense en ello como un eje interno.

Deriva: la columna vertebral horizontal

Todos los túneles horizontales son derivaciones. Así de simple. Su tamaño y forma dependen del trabajo. ¿Acarreo? ¿Ventilación? ¿Exploración? Cada uno necesita una huella específica.

• Deriva del muro de apoyo : Corre paralelo al yacimiento, asentado en la roca debajo de él.
• Corte transversal : Conduce desde la pared inferior a través del yacimiento.
• Rampa : Rampa inclinada, todavía clasificada bajo este término genérico.

Cómo extender una deriva, una ronda a la vez

Construir una deriva es un ciclo de cinco pasos. Haga esto por cada “ronda” de roca que desee eliminar.

1. Perforación
2. Explosión
3. Carga y transporte
4. Escalado
5. Refuerzo

Los métodos de perforación varían. El tipo de roca, el tamaño de la abertura y el nivel de mecanización dictan el enfoque. La mayoría de las minas dependen de vehículos transportadores con neumáticos de goma y propulsados ​​por diésel que transportan múltiples perforadoras. Estos son ** taladros gigantes **. Los propios taladros funcionan con aire comprimido o fluido hidráulico.

La perforación por percusión es brutal. Un pistón golpea de un lado a otro. Al avanzar, golpea una barra de acero. Un cortador especial, o broca, colocado en la parte delantera, se introduce en la roca. El pistón se retrae, la broca gira y el ciclo se repite. Alta energía, alta frecuencia: 2000 a 3000 golpes por minuto. El hard rock no tiene ninguna posibilidad.

El arte del patrón de explosión.

La pared de la roca se perfora con agujeros paralelos. Los diámetros varían de 38 a 64 mm. Pero aquí está el truco: uno o más agujeros más grandes quedan sin carga. Actúan como una superficie libre. Le dan a la roca un lugar para romper en. Sala de ampliación.

De la dinamita al ANFO

Los explosivos entran en esos agujeros. Barras, cartuchos o lodo bombeado. La química genera una enorme presión de gas. Esta presión crea nuevas fracturas y amplía las existentes. La roca se rompe. Se mueve.

La dinamita solía ser el estándar. Ya no. ANFO domina ahora. Es una mezcla de nitrato de amonio y fueloil. Por sí solos, ninguno de los dos es explosivo. Mézclalos (94,5% AN, 5,5% FO) y enciéndelo. La reacción es violenta. Eficiente. Barato.

Calcular el momento de la explosión y mover la roca

Las consecuencias de una explosión son confusas. Obtienes dióxido de carbono, vapor de agua y nitrógeno. Estos son componentes de aire estándar. Pero si se equivoca en la proporción de combustible y aceite, se envenenará. Demasiado aceite crea monóxido de carbono. Demasiado poco crea óxidos nitrosos. Ambos matan. Por eso los sistemas de ventilación aspiran estos gases. Las voladuras generalmente ocurren entre turnos o después de que el último minero ficha su salida. Las minas vacías son minas más seguras.

El orden importa. No se iluminan todos los agujeros a la vez. Comienzas cerca del espacio vacío, la “cara libre”. Luego trabajas hacia afuera. Esto crea espacio para que la roca rota pueda moverse. Es una coreografía de destrucción. El tiempo lo es todo.

Los sistemas eléctricos de la vieja escuela utilizaban un elemento resistivo en la tapa. La corriente lo calienta. Enciende una cabeza de fusible. Eso quema un compuesto químico a una velocidad determinada. Este retraso activa el cebador, generalmente azida de plomo o PETN. El cebador explota, encendiendo la carga principal de ANFO. ¿La brecha entre retrasos? Generalmente 25 milisegundos.

Las tapas más nuevas utilizan microcircuitos. Retrasos eléctricos. Están más apretados. Menos variación. Más opciones para secuencias de cronometraje. La precisión cuesta dinero, pero ahorra piedra y tiempo.

Una vez que la roca se rompe, debes moverla. Las unidades LHD (carga, transporte y descarga) son los caballos de batalla. Van desde pequeñas máquinas que transportan menos de una tonelada hasta bestias que transportan 25 toneladas. En las venas estrechas, es posible que vea cargadores excesivos. Empujan un cubo dentro de la pila, lo levantan y lo giran hacia atrás para descargar la carga. A menudo funciona con aire comprimido.

Otros cargadores utilizan brazos recolectores. Barren los escombros hasta un alimentador y luego los transportan a una cinta transportadora y los transportan a camiones. Algunos de ellos se controlan a distancia. No hay conductor en la cabina. Sólo un tipo mirando un monitor de televisión a kilómetros de distancia.

Limpiar y sostener el techo

Antes de volver a disparar, limpia. A esto se le llama escalar. Las rocas sueltas en el techo o las paredes son una trampa mortal. En los túneles pequeños, los mineros utilizan largas barras de acero o aluminio para derribarlos manualmente. En las grandes minas mecanizadas, las máquinas con martillos de impacto o garras escaladoras hacen el trabajo desde una distancia segura.

La seguridad no se trata sólo de quitar piedras sueltas. Se trata de evitar que el resto caiga. Lo ideal es que la roca se sostenga por sí misma. Se perforan agujeros y se insertan pernos de roca. Se introduce un perno de acero con un anclaje de expansión. Se gira. El ancla se expande contra la pared del agujero. Una placa frontal se comprime contra la superficie de la roca. Bloquea los bloques juntos.

Esto crea un arco. Una estructura autoportante dentro del macizo rocoso. Si la roca está fragmentada, se agrega una red de acero, como una cerca de tela metálica, entre los pernos. Algunas minas inyectan barras de refuerzo o cables de acero en los agujeros. Otros rocían hormigón proyectado (hormigón aplicado en capas) sobre las superficies. Es complicado, ruidoso y eficaz.

Mantener el aire en movimiento y fresco

La ventilación no es negociable. Los mineros necesitan respirar. Pero es más que eso. Los motores diésel necesitan oxígeno para quemar combustible. También producen gases de escape que necesitan diluirse. Los explosivos crean gases que es necesario eliminar.

Los ventiladores introducen aire fresco. Extraen el aire contaminado. En climas fríos, el aire entrante está congelado. Los calentadores lo calientan. En las minas profundas, la roca está caliente. El aire vuelve sofocante. Los sistemas de refrigeración lo enfrían. Esto quema enormes cantidades de energía.

Los altos costos de energía impulsan cambios. Las minas están sellando secciones no utilizadas para reducir el volumen de aire que debe moverse. Están pasando del diésel a las eléctricas. Los equipos eléctricos producen menos calor y no emiten gases de escape. Simplifica el rompecabezas de la ventilación.

¿Por qué esto importa? Porque los ambientes subterráneos son hostiles. El aire es vida. El rock es peligro. La tecnología cierra la brecha entre mantenerse con vida y hacer el trabajo.

El escalamiento es un paso extremadamente importante para hacer que el lugar de trabajo sea seguro.

No es sólo un procedimiento. Es un ritual. Explotas. Tú cargas. Tú escalas. Tú refuerzas. Te desahogas. Repetir. El ciclo es implacable.

Cómo las minas subterráneas mantienen las luces encendidas

Una buena iluminación no es sólo algo agradable de tener. Es la diferencia entre ver un peligro y caminar directamente hacia él.

Cada minero de allí tiene una lámpara atada a su casco. La batería les pesa mucho en el cinturón. En algunas operaciones más antiguas o más pequeñas, ese único haz es todo lo que tienes. Trabajas con la luz de tu propio faro. Sin embargo, en las instalaciones modernas, la maquinaria pesada hace el trabajo pesado y la iluminación pesada. Estas plataformas vienen con luces de alta potencia que inundan el espacio de trabajo, alejando la oscuridad para que los humanos puedan ver lo que están haciendo.

Luego está la infraestructura fija. Vías de circulación, estaciones de pozo, puntos de descarga: todos ellos cuentan con instalaciones permanentes. No se puede navegar por una mina en total oscuridad.

Gestión del nivel freático

El agua es la variable que no puedes ignorar.

Algunas minas se enfrentan a filtraciones menores. Reciclan el agua utilizada para la perforación, la mantienen limpia y la reutilizan. Simple. Otras minas se enfrentan a una inundación. El agua brota de la roca circundante y amenaza con tragarse toda la operación. En esos casos extremos, los ingenieros construyen puertas de agua especiales y cámaras subterráneas reforzadas. Están diseñados para contener entradas masivas y repentinas antes de que la mina se inunde.

¿A dónde va el agua? Fluye o se bombea a un lugar central llamado sumidero. Desde allí, las tuberías lo llevan por el pozo hasta la superficie. Una vez en la superficie, se trata y se elimina adecuadamente. No se tira simplemente agua cruda de la mina al arroyo local.

Por qué son importantes los depósitos planos

La mayoría de los depósitos de mineral que explotamos hoy comenzaron su vida en el agua. Un antiguo fondo marino. Un pantano prehistórico. Durante millones de años, la presión compactó esos sedimentos. Es posible que se hayan desplazado o distorsionado ligeramente, pero mantuvieron su capa horizontal básica.

Esta estructura cambia la forma de excavar.

Si la veta es plana, tiene dos opciones principales: minería de tajo largo o minería de cuarto y pilar. Cuál elijas depende de algunos factores. ¿Qué tan gruesa es la costura? ¿La roca que está encima es lo suficientemente fuerte como para sostenerse? ¿Puede permitirse el lujo de dejar que la superficie se hunda?

Es un cálculo de riesgo versus recompensa.

El método de la habitación y el pilar

Esta técnica es exactamente lo que parece. Extraes habitaciones de mineral. Dejas atrás pilares de material no minado.

Por qué la minería de sala y pilar es el estándar

El espacio y el pilar no es sólo un método un. Es el valor predeterminado. Piense en ello como el helado de vainilla de extracción subterránea. Conduces túneles paralelos, llamados derivas. Luego los conectas. Intervalos regulares. Si el espaciado coincide en ambas direcciones, obtendrás una cuadrícula. Un tablero de ajedrez de habitaciones minadas y pilares en pie.

Esos pilares no son decoración. Sostienen el techo. Sin ellos, la mina se derrumba. Física sencilla. En algunas operaciones, una vez que llegan al borde del depósito, los mineros regresan y cosechan esos pilares. Es arriesgado. Significa colapso controlado. Pero recupera más mineral.

Cómo funciona la minería de tajo largo para minerales blandos

La minería de tajo largo es diferente. Es industrial. Mecánico. Preciso.

El yacimiento se corta en paneles rectangulares. A lo largo de los bordes longitudinales discurren dos arroyos paralelos. Se encargan de la ventilación y el transporte. Un corte transversal los conecta al final. Ese corte transversal es el caballo de batalla. Se llama cara larga.

Aquí está el truco. Los soportes hidráulicos móviles se deslizan hacia adelante. Crean un dosel seguro. Bajo ese techo, una máquina cortadora se mueve de un lado a otro. Corta el mineral. Un transportador blindado transporta la carga. Los soportes avanzan. El techo detrás de ellos se derrumba. Intencionalmente. Esto es para cosas blandas. Trona. Sal. Potasa. Carbón. Esquisto que contiene minerales. Cosas que una máquina realmente puede cortar.

El rock duro cambia el juego. ¿Arrecifes de oro en Sudáfrica? ¿Platino? No puedes simplemente cortarlo. Tú perforas y explotas. El mineral se raspa hasta un punto de recogida. El soporte proviene de puntales hidráulicos, paquetes de madera o llenando el vacío con roca y arena. Mismo patrón. Diferentes herramientas.

Por qué los depósitos elevados necesitan un enfoque diferente

No todas las venas son planas. Muchos son verticales. O casi vertical. La geología es confusa. Las distorsiones suceden. Los ángulos de emplazamiento varían. Los límites definidos entre el mineral y la roca estéril hacen que esto sea manejable. Si la pendiente es pronunciada (más de 55 grados) y la roca es fuerte, se cambia de táctica.

Detención de barrenos para cuerpos minerales verticales

Aquí es donde entra en juego el bloqueo de barrenos. Es para depósitos gruesos y empinados con límites regulares.

Empiece por abajo. Conduce una deriva a lo largo del mineral. Ampliarlo hasta convertirlo en un comedero. Al final de ese canal, realice una elevación hasta el nivel superior. Explota esa elevación en una ranura vertical. Se extiende a lo ancho del yacimiento.

Desde el nivel de perforación superior, perfore largos barrenos paralelos. Alrededor de 4 a 6 pulgadas de diámetro. La explosión comienza en la ranura. Los mineros se retiran por el montículo. Hacen estallar cortes sucesivos. Se abre una gran sala.

¿Cómo se saca el mineral de ese abrevadero? Varias técnicas. Grizzlies. Transportadores. Palas. El método depende del diseño. El objetivo sigue siendo el mismo. Extrae el mineral. Deja los residuos. Evita que el techo te aplaste.

Variaciones de parada de retirada vertical y de subnivel

La clásica parada de barrenos no es la única forma de excavar. Puedes modificar la geometría para que se ajuste a la roca. Tome paradas de subnivel. En lugar de una ranura vertical masiva, se perforan barrenos más cortos desde subniveles apilados en intervalos verticales más estrechos. Es un ascenso paso a paso, perforando desde arriba en tramos manejables.

La minería de retirada vertical cambia el guión por completo. El rebaje no parece un trozo de pastel vertical. Es un abrevadero. Piense en ello como una ranura horizontal. Sólo se carga el fondo de los barrenos con explosivos. Estallido. Una fina rodaja horizontal de mineral cae en el canal. Tú asciendes. Cargue la siguiente sección corta del hoyo. Repetir. Sigues lanzando cortes hacia arriba hasta que llegas al techo. Es metódico. Capa por capa.

Cómo funciona el stoping por contracción en venas estrechas

Luego se detiene la contracción. Este método elige sus batallas. Sólo funciona en cuerpos minerales relativamente estrechos y con buzamientos pronunciados. Los límites también deben ser regulares. Sin bordes irregulares e impredecibles.

La roca misma tiene que funcionar bien. Tanto la pared colgante como la pared inferior deben ser fuertes. El mineral también debe aguantar. No puede degradarse simplemente porque está en el rebaje mientras se extrae a su alrededor. La parada por contracción depende del propio mineral para soportar el espacio abierto mientras se trabaja. Si la roca es débil o si el mineral se desmorona durante el almacenamiento, este método fracasa.

Cómo funciona el stoping por contracción en la práctica

Es una danza vertical. Los mineros trepan entre los escombros y perforan el sólido techo del tajeo. Ellos llenan esos agujeros con explosivos. Luego extraen del fondo entre el 30 y el 40 por ciento del mineral roto.

¿Por qué no tomarlo todo?

Porque necesitan espacio. El mineral restante actúa como piso y soporte temporal. Explotan el corte de arriba, dejándolo caer para llenar el vacío que acaban de crear. Los mineros regresan al caos y pisan los nuevos escombros para repetir el proceso.

Funciona. Pero es lento. Y es difícil de automatizar.

El retraso entre el inicio de la excavación y el traslado final de hasta la última roca puede prolongarse considerablemente. Es un método que depende del tiempo humano y la presencia física, no sólo de maquinaria pesada.

Por qué la minería de corte y relleno se adapta mejor

Si el rebaje de contracción es rígido, el corte y relleno es flexible. Maneja cuerpos minerales con formas extrañas y terrenos inestables donde otros métodos fallan. Junto con la minería de cuartos y pilares, es la técnica subterránea más adaptable disponible.

La lógica es simple. Extraes una porción horizontal de mineral. Luego llenas el espacio vacío.

Generalmente, el relleno proviene de roca estéril o relaves generados por la planta de procesamiento. Convierte los residuos en una herramienta. Una vez que se llena ese vacío, se extrae la siguiente porción. O hacia abajo.

El relleno se convierte en la plataforma para el siguiente corte.

Hay dos formas principales de hacer esto.

El corte y relleno por encima de la cabeza comienza en la parte inferior y avanza hacia arriba. Es el enfoque estándar. La gravedad ayuda. El relleno se encuentra debajo de usted, soportando su peso mientras excava la capa superior.

El corte y relleno por debajo invierte el flujo. Empiezas desde arriba y profundizas. Esto es más complicado. Cuando eliminas el mineral de arriba, te quedas con un techo de aire. No se puede simplemente arrojar roca de desecho allí. No aguantará.

Tienes que mezclar cemento con el relleno. Crea un techo sólido similar al hormigón. Sólo entonces los trabajadores podrán ingresar de manera segura al espacio de abajo para continuar el ciclo. Cuesta más en materiales. Pero le permite extraer depósitos que de otro modo serían demasiado peligrosos o inestables para tocarlos.

Cargando con rampas o híbridos de minería de riachuelos

Mire ese diagrama nuevamente. La rampa desemboca directamente en el tajeo. Ese es el punto de acceso. A medida que los mineros suben más, construyen elevaciones dentro del propio relleno. Estos no son sólo decorativos. Actúan como vías de acceso para el movimiento de la cuadrilla o como pasos de mineral para el flujo de rocas alimentado por gravedad. Por supuesto, puedes saltarte los aumentos internos por completo. Cargue la roca volada en un LHD (un vehículo Load Haul Dump) y condúzcala hasta un paso de mineral en el muro inferior. Es una elección entre infraestructura vertical y transporte horizontal.

Las condiciones del terreno lo permiten, hay otra opción. Minería de riachuelos.

Es una bestia híbrida. En parte corte y relleno, en parte rebaje de subnivel. Los túneles se introducen a través del yacimiento, pero no están apretados. Están separados por una rodaja de mineral de dos o tres rodajas normales de alto. La perforación es de pozo largo. La voladura elimina cortes verticales. Pero aquí está el giro: a medida que se va cada rebanada, el relleno entra inmediatamente. Mantienes el terreno abierto pequeño. Una roca menos expuesta significa menos posibilidades de colapso. Es estabilidad a través del reemplazo constante.

Cómo funciona realmente la espeleología de subniveles

El nombre lo delata, si sabes dónde buscar.

Subnivel se refiere al espacio de trabajo. Los mineros no sólo operan en los niveles principales. Trabajan en múltiples pisos intermedios apilados entre los túneles principales. Es un sándwich vertical de actividad.

Espeleología es la consecuencia. En esta configuración específica no estás sosteniendo el techo con madera o cemento. A medida que se extrae el mineral, la pared que cuelga encima cede. La superficie de encima también se hunde. La roca cae al vacío. Es un caos controlado. El método se basa en la capacidad del suelo para colapsar de manera predecible una vez que el material de soporte desaparece.

Cómo la espeleología transversal de subniveles gestiona los residuos y la dilución

Mira la geometría. Cortes transversales paralelos atraviesan el yacimiento. Corren desde el muro inferior hasta la pared colgante. Cada subnivel hace esto. ¿El siguiente subnivel hacia abajo? Se encuentra justo entre los de arriba. Asombrado.

Los barrenos se perforan en forma de abanico. Intervalos regulares a lo largo de esos cortes transversales. Entonces soplas. Comience en la pared colgante en el subnivel más alto.

Aquí está la parte complicada. A medida que se extrae el mineral roto, le sigue el material de arriba. Los desechos de la pared colgante se derrumban. Cuanto más mineral extraes, más desechos vienen con él. La dilución aumenta. Tienes un límite. Una vez que los residuos alcanzan un cierto umbral, se deja de cargar. Explota al próximo fan. Espere a que la mezcla se asiente. Repetir.

¿Esto siempre es malo? No. Depende de lo que estés minando. La magnetita es indulgente. El mineral y los desechos se separan fácilmente. Barato. La dilución importa menos aquí. Para otros minerales, mezclar desechos con su producto es un desastre. Pagas por procesar roca que no es mineral.

Para ciertos minerales como la magnetita, en los que el mineral y los desechos se pueden separar de manera fácil y económica, la dilución del mineral es un problema menor que para otros minerales.

Cuándo utilizar paneles y bloques hundimientos para depósitos masivos

Los métodos de parada funcionan para algunos trabajos. La espeleología de subnivel se encarga de los demás. Pero los depósitos masivos necesitan un enfoque diferente. Espeleología de paneles. Derrumbe de bloques. Este es el método creado específicamente para escalar.

No es universal. Necesitas condiciones específicas. Cuatro de ellos.

1. Grandes yacimientos minerales con una pendiente pronunciada. La roca necesita deslizarse.
2. Extensión vertical masiva. Necesitas profundidad. Mucho.
3. Roca que se hunde naturalmente. Debe romperse en trozos manejables. Si se queda en enormes rocas, estás atrapado.
4. Superficie que permite el hundimiento. El suelo de arriba caerá. Necesitas espacio para ello.

Si tiene estas cuatro cosas, la hundimiento de paneles es probablemente su mejor opción. Hace que el peso de la roca se vuelva contra sí mismo. La gravedad hace la ruptura. Simplemente gestionas el flujo.

Por qué la socavación y el relleno permiten que la roca se rompa sola

Cavas un hoyo. Luego se excava otro 15 metros más arriba.

Esa es la configuración.

Estos dos niveles se encuentran entre 100 y 300 metros por debajo de la parte superior del yacimiento. No se empieza desde arriba. Empiezas profundo.

En ese nivel superior socavado, se conducen túneles paralelos. Luego destruyes la roca entre ellos. Auge. Tienes una enorme ranura horizontal. Esta tragamonedas hace el trabajo pesado. Elimina el soporte que sostiene el mineral suprayacente.

La gravedad se hace cargo.

Las cuevas de mineral. Se rompe en pedazos lo suficientemente pequeños como para manipularlos. Cae en los niveles de producción inferiores. Estos son básicamente canales en el fondo que esperan atrapar los escombros.

Las máquinas LHD (carga, transporte y descarga) barren y recogen el mineral roto. Lo transportan a pasos de mineral.

Aquí está el truco.

Sólo la roca utilizada para crear esas depresiones y socavaciones iniciales necesita perforación y voladura. ¿El resto? Se rompe solo. Cae a medida que la espeleología avanza hacia la superficie.

El verdadero trabajo no es romper la roca. Mantiene abiertos esos puntos de atracción mientras la montaña se derrumba a su alrededor. Si los abrevaderos se atascan, la mina se detiene. Tienes que mantener el flujo durante el período de sorteo.

En qué se diferencia la minería de placer de la excavación subterránea

La minería de placer es una bestia completamente diferente.

No estás perforando roca sólida. No estás arruinando. No estás esperando a que la gravedad cave un pozo.

Los depósitos de placer están sueltos. Son grava, arena o tierra. Los valiosos minerales (generalmente oro, pero también estaño o piedras preciosas) han sido arrastrados de su fuente original. Se asentaron en lechos de ríos, playas o llanuras aluviales.

Debido a que el material no está consolidado, no se necesita la infraestructura masiva de una operación de socavado y relleno. Sin campanas. No hay máquinas LHD que naveguen por túneles estrechos.

Sólo necesitas separar las cosas pesadas de las ligeras.

El agua es su principal herramienta. Elimina la arena y la suciedad. Los minerales densos se hunden.

Este método es más económico. Más rápido. Menos peligroso. Pero sólo funciona si el mineral no está encerrado dentro de una matriz de roca dura. No se puede extraer una veta de cuarzo. Sólo puedes extraer lo que el río ya ha hecho por ti.

Entonces, ¿por qué seguimos en la clandestinidad?

Porque las mejores vetas no están en el lecho del río. Son profundos. Bien cerrado. Esperando a que los abras.

¿Por qué los minerales pesados se hunden mientras que la arena permanece encima?

Los placeres son desordenados. Son montones de material detrítico no consolidado que contiene minerales valiosos. La naturaleza los construye a través de la erosión química, el flujo de los arroyos, la acción marina o el viento. El resultado es un concentrado de cosas que importan.

Oro. Estaño. Platino. Diamantes. También encontrará arenas de hierro titaníferas y ferrosas, piedras preciosas como rubíes y esmeraldas y abrasivos como el rutilo y el circón. Estas no son elecciones aleatorias. Comparten dos rasgos. Gravedad específica alta. Dureza física. Sobreviven el viaje. Todo lo demás desaparece.

Dónde encontrar los depósitos de placer más rentables

No todos los colocadores son iguales. Los placeres de arroyos (o aluviales) y de playas dominan el panorama económico. El agua corriente forma los tipos de arroyos. Las olas costeras actúan sobre los depósitos de los arroyos existentes para crear placeres de playa.

La geología es confusa en escalas de tiempo largas. Los niveles del mar aumentan. Cambios de tierra. Esto significa que puede encontrar placeres a cualquier altura. Muy por encima del nivel del mar. Muy por debajo de él. La ubicación no dicta el método tanto como las condiciones físicas.

Los mineros miran la extensión. El espesor. El carácter del lecho de roca. Comprueban la orientación del depósito. ¿Qué espesor tiene la sobrecarga? ¿Hay agua disponible? ¿Cuál es el valor por unidad de volumen?

Si el depósito es demasiado delgado o está enterrado demasiado profundo para trabajar en la superficie, los mineros pasan a la clandestinidad. Hunden pozos. Conducen derivas. Sin embargo, el material no está consolidado. Se derrumba. Es obligatorio un soporte pesado. Es caro y difícil.

La mayoría de los placeres, sin embargo, permanecen en la superficie. Las operaciones se dividieron en dos campos. Basado en tierra. O plantas flotantes.

Cómo la panorámica separa el valor del desperdicio

La panorámica es el antepasado de toda la minería de placeres moderna. Es sencillo. Es efectivo. Se basa completamente en diferencias de densidad.

Pones el sedimento en una sartén. Agrega agua. Agítelo. Los minerales pesados ​​(oro, diamantes, platino) se hunden hasta el fondo. La arena y la grava más claras se arremolinan sobre el borde y desaparecen.

Es lento. Requiere mucha mano de obra. Pero prueba el concepto. Si puedes separar las cosas pesadas de las livianas a mano, puedes hacerlo con máquinas. El principio sigue siendo el mismo. La gravedad hace el trabajo. Simplemente proporcionas el medio.

¿Por qué el lavado de oro sigue siendo el estándar obstinado para la búsqueda de oro?

La panorámica es el método de fuerza bruta. Es manual, sudoroso e implacable. Llenas una cacerola con tierra de placer, la sumerges en agua sin gas y te pones a trabajar.

Bajo el agua se amasa el lodo con ambas manos. Estás rompiendo grumos, disolviendo arcilla, sacando guijarros. Es táctil. Desordenado. Luego viene el batido. Mantenga la sartén plana. Agítelo. Lo pesado se hunde.

Inclinaciones rápidas. Subidas rápidas. Lave la capa superior clara. Repita hasta que solo queden en el fondo los minerales densos y valiosos.

Es sencillo. También es agotador.

¿Dónde se encuentra realmente oro con este método?

No eliges simplemente un lugar al azar. Buscas las sobras. Terreno sin trabajar cerca de antiguas minas. Grietas en el lecho de roca de los canales de los ríos. Antiguos bares fluviales. Lechos de arroyos secos donde el agua solía arrastrar las cosas pesadas hacia abajo.

Si el agua se movió allí antes, es posible que el oro todavía esté allí. Espera.

El truco no es sólo lavarse. Es saber dónde dejó el agua de llevar el peso.

Sluicing cambia el juego. Amplía el proceso. En lugar de una bandeja, se utiliza una artesa larga y estrecha. El agua fluye a través de él, arrastrando suciedad y escombros. Los rifles, esas pequeñas crestas en el fondo, atrapan las partículas pesadas mientras que el limo más ligero se lava.

Es más rápido. Menos flexión. Pero requiere flujo de agua. Un flujo constante. No se puede hacer compuerta en un charco.

Mecánica de caja de esclusas y diseño de rifle.

También puede ejecutar una caja de esclusa. Es una caja rectangular resistente, generalmente de madera, con la parte superior abierta. El fondo está áspero por rifles. La mayoría son barras de madera montadas transversalmente. A veces son postes, piedra, hierro o caucho. Se introduce agua y tierra de placer por el extremo superior de la caja inclinada. A medida que fluye hacia abajo, los rifles de forma especial agitan la corriente. Esto evita que el material más ligero se asiente. Conserva el valioso mineral pesado.

Operaciones de placer mecanizadas en tierra

Las operaciones terrestres mecanizadas utilizan dragas, palas, retroexcavadoras, cargadores frontales y topadoras para excavar material de placer. El material se entrega a plantas concentradoras o esclusas para la recuperación de minerales. Estos métodos se adaptan a depósitos estrechos, poco profundos o con cantos rodados. También trabajan en topografía irregular y empinada que otras técnicas no pueden manejar.

La limpieza del suelo es especial. Explota placeres naturales y artificiales como montones de relaves. Un flujo natural de agua se desintegra y transporta el material a través de una esclusa. Allí se concentra el valioso mineral. La hidráulica es otro método. Se mueve un chorro de agua a alta presión a través de una boquilla sobre el frente minero. La lechada resultante pasa a un canal de degradación. Luego a un circuito contenido para concentrarse. La minería hidráulica a veces extrae carbón bajo tierra. Pero su aplicación principal es la minería a cielo abierto. Es práctico para material no consolidado de grano fino procedente de placeres, relaves, aluviones y depósitos lateríticos. Una aplicación importante es la extracción de escombros en minas a cielo abierto.

Operaciones de plantas flotantes con dragalinas o retroexcavadoras

A veces es más económico excavar material de placer con una dragalina o una retroexcavadora montada en la costa. Lo combinas con una planta concentradora flotante. El equipo de excavación puede estar en una barcaza separada o en la misma. El material se extrae de los lados y del fondo del estanque minero. Cae en la tolva de la planta de lavado. El material de gran tamaño es rechazado por el cribado. Va a los montones de desechos. El material de tamaño insuficiente se distribuye a un sistema de separación por gravedad. Esto incluye esclusas, plantillas o equipos similares. Después del tratamiento, la mayor cantidad posible de desechos regresa al estanque. Oleaje significa algunos depósitos de desechos fuera del área del estanque. El estanque se mueve con el frente minero.

La técnica de la retroexcavadora ofrece una excavación potente y un buen control.

Métodos de dragado: mecánico vs hidráulico

El dragado es la excavación submarina de un depósito de placer mediante equipos flotantes. Los sistemas son mecánicos o hidráulicos. Esto depende del método de transporte del material.

La draga de escalera de cangilones o de línea de cangilones es tradicional. Sigue siendo el método más flexible para diferentes condiciones. Un solo casco soporta mecanismos de excavación y elevación, circuitos de beneficio y sistemas de eliminación de desechos. Una cadena interminable de cubos abiertos se desplaza alrededor de una viga o escalera. El extremo inferior descansa sobre el frente de la mina. Ese es el fondo del estanque donde se realiza la excavación. El extremo superior está cerca del centro de la draga, en la tolva de alimentación. La cadena pasa alrededor de una rueda dentada motriz llamada tambor superior. Gira hacia abajo hasta una rueda dentada loca llamada tambor inferior. Los cubos llenos, sostenidos por rodillos, suben por la escalera. Vuelcan su carga en la tolva. Después de que la planta de tratamiento elimina el material valioso, los desechos se vierten por la parte trasera.

La draga bivalva es otro sistema mecánico. Utiliza un gran cubo único al final de los cables. Opera en aguas más profundas que otros sistemas. Maneja bien partículas grandes y basura. Pero es un sistema discontinuo, de tipo discontinuo. Se necesita aproximadamente un bocado por minuto.

Los sistemas de dragado puramente hidráulicos utilizan succión pura, succión con asistencia de hidrojet o completamente hidrojet. Son adecuados para excavar material suelto de pequeño tamaño. Piense en arena y grava, depósitos de conchas marinas, relaves de molinos y sobrecarga no consolidada. El dragado hidráulico también extrae depósitos de diamantes, estaño, tungsteno, niobio-tantalio, titanio, monacita y tierras raras.

Los cabezales de corte submarinos aumentan considerablemente la potencia de excavación. La draga de succión con cortador tiene un cabezal de corte giratorio. Afloja y mezcla la tierra en el frente de la mina. El material cae a la boca de una bomba centrífuga. Este transporta el lodo con entre un 20 y un 25 por ciento de sólidos a la planta de procesamiento. Una pila llamada spud mantiene la draga en su lugar durante el corte. Los cabrestantes y los cables metálicos hacen girar la draga formando un arco alrededor del spud. Elimina todo el material del arco. Entonces la draga avanza. El proceso se repite.

La draga de succión con cortador se adapta a depósitos más blandos. El material tiene una gravedad específica o un tamaño de partícula fino relativamente bajo. Como canteras de arena y grava, minas de fosfato y diversos depósitos de sal.

Dragas de rueda de cangilones versus dragas de succión con cortador

La draga de rueda de cangilones se parece mucho a la draga de succión con cortador. La misma idea básica. Pero cambia ese cortador giratorio por una excavadora de ruedas y obtendrás una bestia completamente diferente.

Cava más duro. Mejor en la parte inferior del corte. Y atrapa las cosas pesadas (oro, estaño) que normalmente se escapan de un cortador estándar.

Pero hay un problema. Es mecánicamente complejo. Y caro. Pagas por esa precisión.

Por qué aún no hemos minado el océano

El mar es básicamente un almacén de minerales. Uno enorme. Apenas lo hemos tocado.

¿Por qué?

Porque desenterrar minerales en la tierra es más fácil. Más económico. No hay presión real para sumergirse en el agua en este momento.

Además, la tecnología aún no ha llegado a ese punto. Realmente no sabemos cómo explotar económicamente el fondo marino. Ni siquiera entendemos completamente los recursos que hay ahí abajo.

¿Pero si lo hiciéramos? El océano se divide en tres zonas principales:

• El agua de mar misma
• Playas y plataformas continentales
• El fondo marino profundo

¿Qué hay realmente en el agua de mar?

El agua de mar tiene aproximadamente un 3,5% de sólidos disueltos en peso.

¿Los pesos pesados? Cloruro. Sodio. Sulfato. Magnesio. Calcio. Potasio. Bromo. Bicarbonato.

No es sólo el océano abierto. Los mares salados interiores, como el Mar Muerto o el Gran Lago Salado, también extraen minerales.

El magnesio es muy importante en el agua de mar. Pero las sales llevan la batuta.

La sal de mesa (cloruro de sodio, NaCl) es la reina. Luego cloruros de potasio. Cloruros de magnesio. Sulfatos de potasio y magnesio.

¿Cómo los sacan? Evaporación.

Barato. Simple. Usa el sol.

La granja de sal perfecta

No se puede simplemente poner un estanque en cualquier lugar y esperar a que llegue la sal. Necesitas condiciones específicas.

• Clima cálido y seco. Los vientos secos ayudan.
• Terreno cerca del mar.
• Suelo que no absorba agua. Impermeable.
• Terreno llano. Al nivel del mar o debajo de él.
• Poca lluvia durante los meses de evaporación.
• No hay corrientes de agua dulce que diluyan la salmuera.
• Transporte barato o mercados cercanos.

Si alcanzas todos esos puntos, construirás un estanque.

¿Cómo se ve eso?

• Suelos de base impermeables y diques de retención de la salmuera.
• Canales para trasladar la salmuera desde la fuente hasta el estanque.
• Bombas para elevar salmuera sobre diques y pendientes de terreno.
• Estructuras para gestionar el flujo entre estanques.

Es el clima de una reunión de ingeniería. Sin magia. Sólo física.

Obteniendo sal del agua de mar

Los estanques solares modernos no se quedan ahí sentados esperando la magia. Bombean activamente salmuera cruda a áreas de preconcentración. La evaporación hace el trabajo pesado, llevando los niveles de cloruro de sodio a la saturación. La salmuera alcanza entre un 19 y un 21 por ciento de cloruro de sodio y entre un 28 y un 30 por ciento de sólidos disueltos totales. Luego pasa a un estanque de cristalización.

El tiempo varía. En el Gran Lago Salado hay que esperar alrededor de un año. El cloruro de sodio es el primero en desaparecer. Otras cosas disueltas aún no están saturadas. Si solo quieres sal de mesa, tiras la salmuera temprano. Evite la contaminación. Si quieres sales de potasio, sigues evaporándose. Exprima hasta el último ion de sodio antes de que se sature el producto objetivo.

Una vez que la sal cristaliza en el fondo del estanque, llega el momento de la cosecha. Las niveladoras, los cargadores frontales y los camiones de transporte trasladan el material a las plantas de procesamiento. Es cultivo industrial de minerales.

¿Por qué la salmuera residual es oro?

Las plantas de destilación producen agua dulce a partir de agua de mar. El efluente sobrante suele ser un dolor de cabeza para su eliminación. Ahora es un recurso. Extraer sales de este flujo de residuos ahorra dinero y energía.

Tres razones por las cuales. Primero, la planta de conversión paga por el bombeo. En segundo lugar, la salmuera está caliente. El agua tibia se evapora más rápido. En tercer lugar, la concentración de sal es hasta cuatro veces mayor que en el agua de mar primaria. Estás empezando con ventaja. Tiene sentido económico extraer los residuos.

Minerales pesados ​​en la costa

Las playas no son sólo arena y conchas. Micas, feldespatos, cuarzo: forman la mayor parte. Pero allí también se esconden minerales pesados. Columbita, magnetita, ilmenita, rutilo, circón. Resisten la intemperie química y la erosión mecánica. Se quedan quietos mientras las cosas más ligeras se lavan.

Existen hallazgos raros. Oro, diamantes, casiterita, scheelita, wolframita, monacita, platino. Las concentraciones minables son menos comunes pero valiosas.

La minería sobre el nivel del mar utiliza técnicas de superficie convencionales. Dragalinas trabajan en la zona de surf. En alta mar se requiere equipo diferente. Los métodos de línea de alambre bajan cubos sobre cables de acero. Coge cubos, como conchas o cáscaras de naranja, y muerde los sedimentos. Se cierran, sostienen la carga y la levantan. Abre el caparazón en la superficie. Vertedero. Repetir.

Las dragas ofrecen un proceso continuo. Las dragas con escalera de cangilones excavan según el tamaño y la potencia del cucharón. Han extraído oro, estaño, platino y diamantes en todo el mundo. En el extranjero, su objetivo principal es el oro y el estaño. Las dragas de succión hidráulica eliminan la sobrecarga. Mueven sedimentos no consolidados con una gravedad específica baja a lo largo de largas distancias. Necesita un suministro constante de agua.

Los sedimentos semiconsolidados necesitan dragas de succión con rueda de cangilones o cortadoras. Las dragas de transporte aéreo son sorprendentemente simples. Sin piezas móviles sumergidas. El aire comprimido se inyecta en una tubería a una profundidad de inmersión del 60 por ciento. La columna de fluido del interior pierde densidad. Si la parte superior de la tubería no está demasiado alta por encima del agua, la mezcla de aire y agua se desborda. El agua y los sedimentos entran corriendo para reemplazarlo. La capacidad de elevación de sólidos es sustancial. La simplicidad gana.

El fondo del océano profundo

Las cuencas oceánicas no son planas. Predominan las colinas suavemente onduladas. Las pendientes rara vez superan los pocos grados. El relieve varía unos cientos de metros. ¿Profundidad media? 3.800 metros. Aproximadamente 12.500 pies.

Dos sedimentos principales cubren el suelo. Exudados calcáreos y arcillas rojas.

Los exudados calcáreos proceden de organismos planctónicos. Sus caparazones y esqueletos se asientan. Aproximadamente 10^{16}$ toneladas cubren 130 millones de kilómetros cuadrados. Eso son 50 millones de millas cuadradas. Cerca de muchas costas. Algunos depósitos son carbonato de calcio casi puro. Otros se parecen a la piedra caliza utilizada en el cemento Portland. Potencial material de construcción en las profundidades.

La arcilla roja cubre otros 104 millones de kilómetros cuadrados. Aproximadamente 10^{16}$ toneladas. La composición no es llamativa. Pero podría tener valor. Materia prima para productos de arcilla. O una futura fuente de metal. La alúmina promedio es del 15 por ciento. Algunos puntos alcanzan el 25 por ciento. El cobre alcanza 0,20 por ciento. El níquel y el cobalto aparecen en pequeñas fracciones. El manganeso se sitúa alrededor del uno por ciento. Estos metales se esconden en fracciones micronodulares de la arcilla. Los métodos físicos o de detección podrían separarlos.

El fondo del océano es un almacén. Recién estamos aprendiendo a abrir las puertas.

El dinero real está en el barro y la sal

Mire más de cerca esa salmuera caliente en el Mar Rojo. Debajo se encuentra algo mucho más interesante que los respiraderos termales. Cuencas de sedimentos ricos en metales. Están ahí sentados esperando. El Atlantis II Deep es el más grande. Las estimaciones sugieren que contiene importantes grados de cobre, zinc, plata y oro. Estas pozas se encuentran a unos 2.000 metros de profundidad. Aproximadamente 6.600 pies. Justo entre Sudán y la Península Arábiga.

Aquí está el truco. El sedimento es parecido a un gel. Bombearlo a la superficie podría ser realmente fácil. Se está formando ahora mismo. En las condiciones geoquímicas actuales. Se parece mucho a los principales depósitos de mineral en tierra. Simplemente más profundo.

Pero los verdaderos pesos pesados ​​están en otra parte. Nódulos de manganeso. La fosforita también existe, pero el peso económico reside en los nódulos de manganeso. Son concreciones de dióxido de manganeso. Generalmente mide unos 3 centímetros de ancho. Pequeñas rocas con enorme potencial.

Piensa en la escala. Sólo en el fondo del Océano Pacífico se estima que hay 1,5 billones de toneladas de estas cosas. Están bien empaquetados. Hasta 38.600 toneladas por kilómetro cuadrado. La química es rica. Obtienes un 2,5 por ciento de cobre. 2 por ciento de níquel. 0,2 por ciento de cobalto. Y 35 por ciento de manganeso. Algunos depósitos alcanzan el 50 por ciento de manganeso. En tierra, eso es mineral de alta calidad. Aquí afuera está esparcido por el suelo.

¿Cómo los levantas? Dos ideas principales tienen mérito. La draga de arrastre de aguas profundas y la draga hidráulica de aguas profundas.

La draga de arrastre funciona como una aspiradora gigante con una correa. Roza una fina capa del fondo marino. Llena su cubo. Luego sube. Una oruga en la parte trasera del barco levanta el cubo. La carga se descarga en una tolva. Se pueden extraer entre 10.000 y 15.000 toneladas al día. Desde 6.000 metros de profundidad. Pero es un proceso de parar y seguir. Baje el cubo. Levántalo. Tíralo. Ese tiempo improductivo mata la economía. Es demasiado intermitente.

Un sistema continuo es mejor. Introduzca la draga hidráulica. Esto utiliza una bomba y un sistema de elevación de aire. Un colector autopropulsado se mueve por el fondo. Podría utilizar baldes, raspadores o chorros de agua. El truco es la relación líquido-sólido. Tienes que gestionar la velocidad en la tubería. Si la bomba está demasiado alta o demasiado baja, la mezcla falla. Es un delicado equilibrio de la física.

Todavía no lo hemos hecho comercialmente con el manganeso. Es demasiado caro. Pero hemos extraído diamantes del fondo marino. Los vehículos operados remotamente (ROV) y los cortadores de túneles verticales se encargan de ese trabajo. La tecnología existe. La economía simplemente no se ha puesto al día.

Cómo la minería de soluciones convierte la roca en líquido

Olvídate del océano por un segundo. Mira al suelo. Los pozos de salmuera naturales nos proporcionan la mayor parte del bromo del mundo. Litio. Boro. Además de potasa y trona. Pero también fabricamos salmueras artificiales. Disolvemos formaciones de minerales solubles. Hálito. Esa es sal de roca. Potasa. Trona. Boro.

Esta es la minería con solución de salmuera. O simplemente minería de soluciones. Así es como obtenemos sal sin cavar un hoyo ni transportar piedras.

Comienza con un pozo. Profundice hasta la cima de la formación de sal. Cúbralo con tubo de acero. Extiende el agujero hasta el fondo. Luego eliges una configuración. Hay cuatro formas principales de hacerlo.

La técnica de inyección superior es sencilla. Suspendes la tubería hasta el fondo del pozo. Inyecte agua en el anillo. Ese es el anillo entre el tubo interior y la carcasa. El agua llega a la cima de la formación de sal. Disuelve la sal ahí mismo. La salmuera es más pesada. Se hunde. Se expulsa a través del tubo. El resultado es una caverna con forma de campanilla. Ancho en la parte superior. Estrecho en la parte inferior.

La inyección inferior invierte el guión. Se inyecta agua dulce a través del tubo suspendido en la parte inferior. La salmuera se extrae a través del anillo en la parte superior. La caverna comienza con forma de pera. Ancho en la parte inferior. A medida que crece adquiere forma de barril. Continúe y también se convertirá en una gloria de la mañana.

La inyección anular inferior es diferente. El agua entra a través del anillo de la carcasa cerca del fondo. La salmuera sale a través de un tubo ligeramente más profundo. Esto forma una caverna en forma de barril. Coherente. Previsible.

Hay una variación que agrega control. Dos tubos concéntricos en el pozo. El agua entra a través del anillo entre ellos. La salmuera sale por el tubo interior inferior. Pero aquí está la parte inteligente. Inyecte aceite o aire a través del anillo entre la carcasa y el primer tubo. El aceite y el aire son más ligeros que el agua. Flotan hasta la cima de la caverna. Forman una almohadilla. Esa plataforma impide que la caverna crezca hacia arriba. Obliga al crecimiento lateral. Obtienes una amplia caverna sin correr el riesgo de problemas estructurales arriba. Cuando hayas terminado de ampliarlo. Tiras de la almohadilla de aceite o aire. La caverna crece. Tú controlas la forma. Tú controlas el recurso.

Cavernas que se fusionan crean eficiencia

El tamaño importa aquí. Puedes excavar cavernas de 100 metros o más de diámetro utilizando las técnicas mencionadas anteriormente. Funciona en lechos de sal. Funciona en sal de cúpula. Pero el verdadero truco no es simplemente cavar un hoyo. Los está conectando.

Cuando las cavernas adyacentes se fusionan, la producción aumenta. Se deja de tratar los pozos como unidades aisladas. En lugar de eso, creas un sistema. Un pozo empuja el líquido hacia adentro. Otro lo extrae. Es un baile coordinado. Por lo general, verá un patrón de cinco puntos. Un pozo de inyección se encuentra en el centro. Cuatro pozos de producción lo rodean como satélites.

La salmuera sale caliente y salada. Se dirige a una planta. O tal vez un estanque solar. Allí, la evaporación hace el trabajo pesado. El agua se va. La sal se queda. Física sencilla. Química efectiva.

Cómo el proceso Frasch extrae azufre

El azufre no se queda simplemente en la superficie esperándote. Está atrapado. En concreto, en la culminación de las cúpulas de sal. El azufre vive en el interior de piedras calizas porosas o fracturadas. Esa piedra caliza está intercalada entre capas de roca que son estériles, impermeables e insolubles. La naturaleza construyó un contenedor perfecto. El proceso Frasch es la clave para abrirlo.

Este método maneja depósitos tanto de lecho como de domo de sal. Pero la configuración de la cúpula es el ejemplo clásico. Así es como se ve la ingeniería.

Se empieza con un pozo en la roca de cobertura. Pones una carcasa. Tiene aproximadamente 200 a 250 mm de ancho. Aproximadamente de 8 a 10 pulgadas. Desde allí se perfora hasta el fondo de la capa de piedra caliza y azufre. Pones una tubería. 150 mm de diámetro. Seis pulgadas. Esta tubería tiene perforaciones. Dos niveles de ellos.

Dentro de ese tubo de 150 mm se encuentra otro. 75 mm de ancho. Tres pulgadas. Llega casi hasta el fondo. Finalmente, un pequeño tubo de 25 mm cuelga de la superficie dentro del de 75 mm. Sólo una pulgada de ancho.

Tres tubos. Anidadas como muñecas rusas. ¿Por qué tantos? Porque necesitas carriles separados para diferentes trabajos.

El agua sobrecalentada ingresa al sistema. Hace calor. Aproximadamente 170 °C. Eso es 340 °F. Fluye por el espacio entre los tubos de 150 mm y 75 mm. Sale disparado de las perforaciones superiores. El calor golpea la piedra caliza. La temperatura sube. Cruza el punto de fusión del azufre. 115 °C. 240 °F.

El azufre sólido se vuelve líquido.

El azufre líquido es denso. Más pesado que el agua. Entonces se hunde. Se acumula en el fondo de la formación. La gravedad hace el trabajo. El azufre fundido fluye hacia las perforaciones inferiores del tubo de 150 mm. Entra en el tubo de 75 mm.

Ahora necesita levantarse. Es espeso. Es pesado. No trepará por sí solo. Se inyecta aire comprimido a través de ese pequeño tubo de 25 mm. El aire se mezcla con el azufre. Reduce la densidad. Piense en ello como si hiciera que la lechada fuera más ligera. La mezcla burbujea. El azufre fundido sube a la superficie.

Es termodinámica de fuerza bruta. Caliéntalo. Déjalo hundirse. Aligerar la carga. Levántalo. Sin excavar. Sin minería. Sólo tuberías y presión.