Clase 1 (10/08/10)

LOS MINERALES Y LA CIVILIZACION

La civilización mundial ha tenido una tremenda dependencia de los metales, incluso los historiadores separan la historia de acuerdo a ellos (Edad de piedra (Tallada y Pulida), Edad de los Metales (Cobre, Bronce, Hierro), etc.). Cada vez que se ha ido incorporando un metal nuevo se han ido produciendo cambios históricos importantes, por ejemplo en la antigüedad fue tremendamente importante el metal el cual se exponía.

Cuando se dominó la metalurgia en los países que los dominaron, sumaron un poder enorme porque las armas de hierro eran más fuertes que las armas de bronces, y mucho más que las armas de cobre. Es por eso que hay asociado a cada nuevo metal diferentes visibilidades de poder. Sin ir más lejos lo que se produjo a finales de la segunda guerra mundial con el desarrollo de la energía nuclear en donde el Uranio pasó a ser el gran metal estratégico, esto ha ido ocurriendo con cada uno de los cambios, por eso mismo es evidente que la sociedad depende de los metales. Pero, no solamente para uso bélico, gran parte es del desarrollo económico.

¿Por qué el Cobre es tan importante?

Porque la mayoría de las cosas que las personas deben tener en su hogar contiene cobre, y ¿Por qué el Cobre está pasando por una etapa buena? Porque se han producido grandes desarrollos industriales, como en China e India. Y esos desarrollos industriales, las construcciones de complejos habitacionales, edificaciones, etc. Son grandes demandantes del Cobre, es por eso que la civilización y la economía están íntimamente ligadas al uso de los metales ya su vez la demanda de los metales van a depender del estado de la economía.

La economía misma tiene una muy fuerte dependencia de los metales preciosos, el Oro fue por muchos años un patrón monetario y aun tiene bastante importancia en ese aspecto, los bancos centrales en países tienen reservas en Oro. La Plata en EEUU jugó también un rol importante como respaldo monetario, teniendo por mucho tiempo un doble estándar (el dólar estaba respaldado tanto por Oro como por Plata). En conclusión la economía depende de los metales para tener soporte.

Cada vez se explotan más metales y más elementos químicos, hoy en día es muy raro que haya un elemento químico que no se ocupe. En la electrónica por ejemplo, la televisión misma, en fin. Esto implica que hay un permanente desafío, que es descubrir nuevos yacimientos, explotarlos y además en condiciones cada vez más difíciles ya que son cada vez más profundos (los yacimientos superficiales, la gran mayoría ya han sido descubiertos), van a tener probablemente leyes que normalmente van a tender a

ser más bajas, lo que va a requerir mejores procesos, técnicas más eficientes de explotación, etc. El tema del agua por ejemplo, en los yacimientos hoy día el agua se ha convertido en un bien escaso, la incógnita es como minimizar los requerimientos de agua para la minería. Hay muchos lugares que en la minería de Chile está pasando que descubrir cuerpos de agua es más difícil que descubrir nuevos yacimientos. No hay agua para explotar mucho más de lo que hoy día se conoce.

Lo que nos interesa como futuros ingenieros es que la minería de hoy que sea una actividad económica rentable, pese a todos los problemas que pueden surgir en el camino. En algunos países la minería se siente con cierta oposición de la opinión pública, por ejemplo en Argentina tiene tremendos problemas para desarrollar minería, en muchas provincias la gente no quiere saber nada con la minería. En algunos países de América se está produciendo la situación con los pueblos originarios. Chile en ese sentido sigue siendo un país en donde existe una simpatía de la opinión pública, acá no hay grandes problemas.

La ingeniería si quiere que las cosas funciones tienen que ser muy cuidadosa con la comunidad.

Acá tenemos una visión del mundo. Bombarderos B-18 de la fuerza aérea de EEUU pasando por las pirámides de Egipto construidas hace varios miles años atrás, hechas de piedra, y estos aviones que son una muestra de la tecnología más avanzada. Las dos cosas son producto de la industria humana.

Acá tenemos las distintas edades, La Edad de Piedra la cual marca unos pocos 3.500 años aproximados a.c. después la Edad del Cobre que faltó en el diagrama, La Edad del Bronce, La Edad del Hierro.

Lo que tenemos acá es la población mundial, lo que fue casi nada. Hasta el siglo XVIII y parte del siglo XIX la población mundial era muy pequeña. Ocurre que llegó la Era del Hierro, el uso del vapor, del carbón y las condiciones del mundo cambiaron radicalmente, en aquella época la vida era difícil, corta, con muchos dolores, hoy debemos considerarnos privilegiados con lo que tenemos, antes nunca el ser humano lo tuvo. Es por eso que la curva va creciendo exponencialmente debido a la Era del Hierro.

En donde hay una pequeña caída, se debe a la peste Negra en Europa, la que fue tan importante porque no se podía controlar, y además la población era muy pequeña. Entonces, una epidemia significaba una caída tremenda en la población que había. El pasado fue tremendamente distinto. Incluso la peste provocó pequeños cambios climáticos, ya que como mucha gente murió se dejaron de cultivar los campos, bajó el CO2 en el aire, la temperatura bajó produciendo una pequeña era del hielo a causa de la peste, hasta ese punto influía la escasa población que había en el mundo. (1348)

Acá vemos los metales como se han ido agregando, el Oro primero. El Oro es un metal tremendamente escaso, la concentración del Oro son 5 miligramos por tonelada y 40 g de Cobre. Sin embargo el Oro nunca fue escaso, y la razón está en las características del Oro, ya que no se combina con otros elementos, salvo en la aleación con Plata. El Oro es tremendamente denso (peso especifico muy alto) entonces se concentra en determinados lugares como ríos, entonces es un elemento que permanece separado y al mismo tiempo se segrega. Es por eso que el Oro siempre estuvo disponible, y por lo mismo aparece más temprano.

Después Cobre, Plata, Mercurio (usados en la metalurgia del Oro), luego Plomo, Estaño (obtenido en Inglaterra), Antimonio (Con lo cual se hace Bronce).

Y durante un tiempo muy largo el Hierro era un elemento tan abundante, sin embargo no está ahí, por la metalurgia era más difícil conservar el Hierro. Es por eso que aparece después.

En la Edad media aparece el Arsénico (veneno para tratar algunas enfermedades) y ahí tenemos que esperar que aparezca el momento de la Revolución Industrial. Ahí empiezan los requerimientos de los metales en cantidades impresionantes, se comienzan a descubrir metales, como Cobalto, Platino, Zinc, etc. El Platino se descubrió en América. Después Silicio, Cadmio, Bario, Calcio, Magnesio, etc. Recuperarlos como metales separados era muy difícil.

Y al final elementos como Uranio, Neptunio, Renio, y lo que son las Tierras Raras (En la tabla periódica cuando los elementos van cambiando su numero atómico, el electrón que se agrega es en el ultimo orbital, lo que hace de la propiedad química de un elemento con el elemento anterior cambie radicalmente, es decir, Sodio o Calcio, son

muy distintos, y aunque sea prácticamente igual el peso, las propiedades químicas son diferentes, lo que permite separarlos, distinguirlos. Pero, en las tierras raras la adición de electrón se verifica en niveles internos, por lo tanto vamos a tener elementos que pesan lo mismo y sean químicamente lo mismo también, lo que hace que esos elementos sean muy difíciles de separar). Por ejemplo la Apatita es tierra Rara.

LA REVOLUCION INDUSTRIAL

Comienza a fines de los 1700 y se consolida en los 1800, es la consolidación del Carbón y el Hierro, que entran en sinergia y cambian el mundo. La minería hasta la edad industrial tenía una enorme limitante que era lo subterráneo, cuando viene la maquina a vapor las minas de carbón y de hierro se pueden desaguar porque hay bombas para sacar el agua.

Vienen maquinas, la más importante de todas el “Ferrocarril”, los Buques a Vapor para el comercio mundial, etc. La maquina a Vapor va creciendo se va haciendo más compacta, más eficiente. A la maquina a vapor se asocia la Termodinámica (por Carnott), todo este tipo de cosas están asociadas a la maquina a vapor. Poseen un motor de combustión externa. Todo basado en el “agua”.

Esto coincidió con el país en que se hicieron estos desarrollos, era un país que tenia estos recursos de carbón importantes y recursos de Hierro. Uso de carbón para fundir el Hierro y calentar las calderas de vapor.

La explotación de grandes yacimientos de carbón, que son abundantes en el Hemisferio Norte, se formaron en el Carbonífero, en el Pérmico principalmente. (Hubo guerras entre Alemania y Francia por las zonas de Carbón). Lo Primero que hubo en Europa después de la segunda guerra mundial la “comunidad de la serie del Carbón”, colocando sus recursos de hierro y carbón en forma comunitaria para evitar guerras internas.

Los crecimientos de la población mundial. El salto grande se ha producido en la segunda mitad del siglo XX.

PRODUCCION MUNDIAL DE COBRE, PLOMO Y ZINC

Si uno coloca la población mundial y los consumos de metales, nos damos cuenta que se han ido produciendo cambios, por supuesto que el crecimiento de la demanda de metales sigue al crecimiento de población, por ejemplo hay metales que han crecido cinco veces más su consumo que la población, veinte veces más. Obviamente que los metales que antes no se usaban como el Aluminio que es un metal moderno, pero, en el caso del Cobre ha crecido mucho más en el consumo que el crecimiento de la población.

En Chile, en el siglo XIX llego a tener una importancia tremenda en el mercado de metales de Europa, Chile dispuso en esa época en el precio del cobre adecuado a las platas españolas.

Aquí de todos los metales el que ha tenido problemas es el Plomo, que entre paréntesis el Plomo se empezó a explotar como subproducto de la Plata ya que la economía dependía principalmente de la plata.

Luego el plomo se empezó a usar mucho en la vida diaria, en cañerías, baterías de automóviles, etc. (tiene efectos negativos).El Zinc también es muy importante para la salud, etc. (muy importante).

ALUMINIO Y ACERO

Acá vemos la curva del Aluminio y el Acero, siguiendo una curva muy parecida. Entre paréntesis, Aluminio y Cobre son dos metales que hasta cierto punto compiten, por la razón de que el cobre es mucho mejor en sus propiedades de conductor que el Aluminio. El aluminio a pesar de que no es tan buen conductor, tiene una mucha menor densidad, entonces una línea de tensión sale mucho más liviana si la construimos de cobre que de aluminio (alambres de distribución no se puede aluminio, ni los aparatos electrónicos). Son estas competencias especiales, por ejemplo las fibras de vidrio han reemplazado al Cobre en sistema de transmisión, mucho más eficiente. Sin embargo hay un montón de cosas que el cobre no puede ser reemplazado.

EL ORO

En esta diapositiva muestra la producción de Oro, lo que llama la atención que es mucho más cíclico.

Hubo un tiempo en que los bancos centrales estaban desesperados con el Oro que tenían, y no lo vendían porque si lo vendían se hubieran ido al suelo, por la razón de que en ese momento había un enorme respaldo en la moneda americana, entonces si

había dinero en dólares, no solamente ganaban en términos de que con el Oro se debían pagar intereses por guardar Oro.

En la actualidad el dólar, el euro están débiles y el Oro está arriba. Dependiendo de la confianza de la gente en la moneda, en el desarrollo económico, cambia radicalmente la situación del Oro. Estos son los cambios que se van observando.

Por supuesto que influye mucho, los descubrimientos, por ejemplo la conquista de América, inundo Europa de Oro y Plata, Australia lo mismo, o sea grandes descubrimientos generan ingresos al mercado.

CONSUMO PERCAPITA

El consumo Percapita a lo largo de la vida de los distintos recursos minerales es cada vez más grande y variado. Como media, un norteamericano que viva 75 años consume unas 800 toneladas de recursos no combustibles, acá esta todo lo que una persona consume a lo largo de la vida en un país desarrollado, sin embargo sigue consumiendo rocas, por ejemplo materiales para la construcción de casas, caminos, arena y grava, cemento, etc.

Un ser humano se consume aproximadamente una tonelada de cobre en su vida, petróleo 284 toneladas, otro tanto de carbón, otro tanto de gas natural, y un poquito de Uranio.

Acá tenemos distintos elementos que se han ido incorporando. Cada uno de estos elementos asociados a distintos tipos de yacimientos, es lo que vamos a ver después, cuáles de estos elementos vamos a encontrar en nuestro país, cuáles no.

MINERALES Y METALES: ABUNDANCIAS Y PRECIOS

Hay dos cosas distintas que son la abundancia de elementos químicos, y otra cosa es la disponibilidad. Abundancia, por ejemplo una roca ígnea, ¿Cuánto tiene de estroncio? Tiene aproximadamente unos 400 gpt, de cobre unos 50 gpt, quiere decir que hay 8 veces más estroncio que cobre, entonces no es tan sencillo para separarlo. Y hay elementos químicos que su dificultad para separarlo significa un mayor problema en su disponibilidad y por lo tanto en el precio, o sea no son dos cosas que estén directamente ligadas. Hay elementos muy abundantes y sin embargo son caros porque son pocos disponibles, están muy dispersos. El oro por ejemplo es muy disponible a pesar de su escasez, es relativamente barato, porque se segrega y no se mezcla con otros elementos.

En cambio los elementos de tierras raras son mucho más difíciles de segregar, por lo tanto más caros.

Toda esta etapa es una etapa bien compleja, es una etapa especulativa, saber que realmente en los lugares hay mineral. Saber que si lo que se hizo es verdadero, para eso se usa la geoestadística, la auditoria de reservas, los conceptos de reservas bancables, los conceptos de personas competentes.

Todo el proceso de evaluación de yacimientos es muy difícil.