Autores: Miriam Andara, Carmen Rodríguez, Miriam Suarez, Carlos Di Pasquale y Randolpk Ravelo/ Centro de Tecnología de Materiales (CTM).
Introducción
El estudio de la caracterización mineralógica de un yacimiento mineral implica el empleo de un conjunto de técnicas que permitan conocer la mineralogía de cada una de las muestras, así como determinar el grado de liberación del mineral de interés y sus asociaciones. En esta nota técnica presentamos algunas de las técnicas analíticas más utilizadas en la caracterización mineralógica del yacimiento mineral. El conocimiento de la mineralogía de las menas y sus características texturales y granulométricas son muy importantes a la hora de diseñar el procesamiento de estas menas, en especial los procesos de trituracion y molienda.
Los análisis mineralógicos suministran información sobre las especies minerales y sus características tales como: cantidad, calidad, modo de ocurrencia, distribución y asociaciones minerales de la mena y ganga en el yacimiento.
Es importante resaltar que un buen estudio de caracterización mineralógica requiere del uso de un conjunto de técnicas instrumentales. Entre las técnicas analíticas más utilizadas se encuentran: Difracción de rayos X, Microscopía Óptica y Microscopía Electrónica de barrido, entre otras.
A continuación se presenta un breve resumen de estas técnicas, la información que suministran cada una de ellas, así como algunos ejemplos de muestras minerales caracterizadas por el equipo técnico de la Fundación Instituto de Ingeniería (FIIIDT).
Difracción de Rayos X
La difracción de rayos X aplicada a una muestra pulverizada, es un método de análisis estructural, que permite identificar los minerales de acuerdo a su estructura cristalina. Esta técnica ha sido ampliamente utilizada en polvos cristalinos, a nivel cualitativo, para identificar los minerales presentes en las muestras de yacimientos minerales metálicos y no metálicos. No se trata pues de un método analítico químico, sin embargo, permite estimar la composición de la muestra analizada, indirectamente y con una buena aproximación, basada en el contenido de los elementos mayoritarios.
La Fundación Instituto de Ingeniería (FIIIDT) cuenta con difractómetro marca Philips PM1830 con detector de estado sólido. (Figura 1)
Ejemplos de menas metálicas y no metálicas analizadas con DRX en el laboratorio de la FIIDT.
Yacimiento de caliza. En la figura 2 se presenta el difractograma obtenido para una muestra proveniente de un yacimiento de caliza. En el mismo se observa que la muestra de caliza está formada mayoritariamente por calcita (CaCO3), dolomita [CaMg(CO3)2] y cuarzo (SiO2), indicando que la mena carbonato de calcio presenta como mineral de ganga mayoritario el cuarzo. Con esta técnica, no se detectaron otras especies minerales en esa muestra.
Yacimiento de oro. El siguiente difractograma corresponde a una muestra de mineral aurífero compuesta principalmente por cuarzo; no se evidenció la presencia de otras especies minerales en el análisis por difracción de rayos X (Figura 3), esto nos infiere que posiblemente el oro se encuentra asociado al cuarzo (veta) en este yacimiento.
Microscopia Óptica
La mayoría de los minerales de mena pueden ser identificados con cierta facilidad en el microscopio óptico de luz polarizada utilizando luz reflejada o luz trasmitida. Sin embargo, los minerales más raros estan presente dentro de las muestras en bajas proporciones, poseen reducido tamaño y generalmente son muy difíciles de identificar usando solamente el microscopio. La aplicación de la microscopía óptica por luz reflejada permite la identificación, cuantificación y caracterización de las fases minerales presentes en secciones pulidas, para de esta manera conocer la calidad de la mena y su comportamiento.
En la figura 3 se presentan dos tipos de microscopios ópticos que se utilizan frecuentemente en la caracterización de minerales.
Esta técnica permite obtener información valiosa al momento de aplicar el procesamiento de los minerales. En el caso específico de yacimientos auríferos, podemos mencionar:
• Composición mineralógica de la mena.
• Ocurrencia del oro.
• Distribución de tamaño del grano del oro.
• Tipo de minerales huésped y ganga.
• Distribución de tamaños de grano de los minerales huésped y ganga.
• Asociaciones minerales.
• Relaciones texturales y secuencias de depositación.
• Alteraciones minerales.
Muestras auriferas. En las figura 3 y 4 se presentan las micrografías de secciones pulidas, de dos muestras auríferas obtenidas por un microscopio óptico de luz reflejada donde se puede observar un aspecto más resaltante de la partícula de oro observada de forma irregular (pepita de oro) con un tamaño de 400 µm ocluida en el mineral de cuarzo (veta cuarzoza) y la composición mineralógica que componen la muestra.
Microscopía Electrónica de Barrido (MEB)
Esta técnica, mediante el empleo del microscopio electrónico de barrido (scanning electron microscope, SEM) se basa en la obtención de una imagen de la muestra, a partir del barrido de la misma con un haz de electrones, como resultado de las interacciones entre los electrones incidentes y la muestra.
La caracterización de las muestras de mineral mediante la técnica de microscopía electrónica de barrido (M.E.B) consiste en analizar los compuestos que conforman dicho mineral, haciendo énfasis en la búsqueda de las partículas del mineral de interés, su tamaño, morfología, análisis químico puntual, asociaciones y distribución. Para ello se utilizan técnicas de dispersión de energía de rayos X (EDX) en los análisis químicos puntuales, así como el uso de imágenes de electrones primarios. La técnica de electrones primarios permite definir mediante diferencia de contraste, las regiones o partículas que contienen elementos según su número atómico, donde las zonas más brillantes o claras corresponden a los compuestos más pesados (mayor número atómico) y las opacas a los livianos (menor número atómico).
La Fundación Instituto de Ingeniería (FIIDT) cuenta con un Microscopio Electrónico de Barrido (MEB), marca Philips, modelo SEM 505, acoplado con espectrofotómetro de dispersión de energía de rayos X (EDS) INCA OXFORD, modelo 6801 (Figura 5).
Esta técnica permite conocer la composición química de un mineral, generalmente con una precisión relativa del 2%. Ello es imprescindible en la caracterización de nuevos minerales y muy útil para la identificación de minerales de tamaño pequeño (de pocas micras), así como la cuantificación de elementos minoritarios y trazas, con un límite de detección entre 10 y 50 ppm.
Veta aurifera. En la figura 6 se presenta una micrografía obtenida de una veta aurífera, con su respectivo análisis puntual, en donde se observan varias partículas de oro con morfologías que varían de laminillas alargadas, de forma irregular y otras redondeadas de forma de pepitas, con rangos de tamaño que varían entre 200 µm y 10 µm. De acuerdo a los resultados obtenidos con este método de caracterización, encontramos la presencia de “oro bimodal”, esto es, oro grueso y oro fino asociado al cuarzo. Este tipo de distribución indica la forma de tratamiento extractivo de la mena, donde el oro grueso es susceptible a procesamiento gravimétrico después de la molienda y el oro fino requeriría de molienda y posterior cianuración agitada.
En este caso, el oro muy fino se presenta asociado a la pirita y se encuentra bastante puro, con contenidos de plata de 6 % en una relación 1:13 (figuras 7). El oro bajo esta forma se encuentra ocluido en la pirita, localizado mayoritariamente en la periferia de la misma. No se evidenció la presencia de otras fases minerales de sulfuros tales como calcopirita, galena y esfalerita.
Finalmente es importante mencionar que en todos los granos de pirita analizados no se detectó la presencia de arsénico y cobre, lo cual representa una ventaja al momento de considerar la ruta de cianuración como tecnología de procesamiento.
En la Fundación Instituto de Ingeniería estos estudios son realizados por un equipo multidisciplinario conformados por profesionales del Centro de Tecnología de Materiales (CTM), conjuntamente con expertos de las universidades nacionales del país.
Referencias bibliográficas
- Ascanio, Morvin. (FIIDT). Nota Técnica. Descripción y Aplicación de la Técnica de Difracción de Rayos X, en Minerales (Método del polvo cristalino). (PARTE 2): http://www.fii.gob.ve/descripcion-y-aplicacion-de-la-tecnica-de-difraccion-de-rayos-x-en-minerales-metodo-del-polvo-cristalino-parte-2/
- CTM-UPM(FIIIDT) Trabajos de Caracterización Química y Mineralógica
- Melgarejo, Joan y colaboradora “Técnicas de caracterización mineral y su aplicación en exploración y explotación minera”. Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana 2010, 62 (1)
- Lodoño, Jorge y colaboradores. «Técnicas mineralógicas, químicas y metalúrgicas para la caracterización de menas auríferas». INGEOMINAS. 2010v
- Pincheira, Marcos. Curso Mineralogía Aplicada. Tomado de https://issuu.com/pabloa19/docs/01-caracterizaci_n_mineral_gica_y_el_proceso_metal
- Páginas web:
https://www.directindustry.es/prod/nikon-metrology/product-21023-1878777.html y http://spanish.visionmeasurementmachine.com/sale-8268815-polarizing-industrial-microscopes-clear-image-metallurgical-optical-microscope.html
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