El desarrollo de la Mineralogía de Procesos o aplicación de la información mineralógica al control y mejora de procesos en planta (concentración de menas) ha sido continuo desde comienzos del pasado siglo (vbgr. Schwartz, 1923). Y, en los últimos decenios, exponencial; ampliado, además, con la problemática ligada a las tareas de exploración y de evaluación de indicios y, sobre todo, al control del impacto ambiental de las actividades mineras y metalúrgicas. Dado el carácter y objetivos de este texto, no cabe aquí un tratamiento que haga justicia, ni siquiera mínimamente, a la multiplicidad de problemas y técnicas de este amplio campo de conocimiento, pero existe una muy abundante literatura al respecto y el lector interesado puede encontrar información básica en obras específicas, como Jones (1986), Cabri y Vaughan (1998), Petruk (2000) o Becker, Wightman y Evans (2016), sin olvidar clásicos como Gaudin (1939). No obstante, el texto quedaría incompleto sin, al menos, una sucinta muestra de las aplicaciones industriales de la microscopía de menas, entre las cuales ocupa un lugar destacado la problemática geometalúrgica y, más concretamente, mineralúrgica o de mineralogía de procesos.
A continuación, se ofrece en primer lugar, como muestra de la utilidad de la información mineralógica, una breve caracterización de algunas menas seleccionadas y de las implicaciones de sus texturas, presentadas en fotomicrografías (Figs. 44.10.a-k), para la problemática que nos ocupa.
A fin de profundizar en la comprensión, se ha dado preferencia a texturas discutibles y se han evitado las más evidentes, como las siguientes figuras:
Luego, para terminar, se comentarán sucintamente las recientes tendencias de automatización en microscopía de menas con luz reflejada, que multiplican el rendimiento y la precisión en el acopio de información para la caracterización mineralógica y sus aplicaciones.
La primera figura muestra un concentrado procedente de una mina de W, tipo skarn (scheelita). Está compuesto esencialmente por partículas del primer tipo de la Tabla 4 (liberadas) y se observa que scheelita es la especie dominante y su liberación es prácticamente total, pero a pesar de ello el concentrado es relativamente pobre, al no haberse producido todavía una separación eficaz de la ganga (silicatos, carbonatos, rutilo y algunas esquirlas de acero del molino), dificultada en parte por la abundancia de finos de la mena, que no conviene perder.
Las siguientes figuras corresponden a una mena detrítica de tierras raras (monazita-Nd)
Como muestra la Fig. 44.10.b, la atrición y la granoselección sedimentarias han hecho naturalmente un eficaz proceso de concentración, favorecido por la elevada densidad de la monazita (5.15 g/cm3) que conduce a una concentración gravimétrica natural: a pesar de la presencia de algunos granos de óxidos de hierro y manganeso, los concentrados son ricos en monazita y ésta se presenta en nódulos ya liberados antes de entrar en planta. No obstante, como se ve en las Figs. 44.10.c y .d, los nódulos de monazita no son totalmente puros, ya que contienen finas inclusiones de silicatos diseminados, en una textura que podría describirse como “emulsión” (s.l., sensu lato, ya que para nada corresponde a una exsolución) siguiendo la ya mencionada tipología de Gaudin (1939). Si bien la mayor parte de los nódulos son del tipo de la Fig. 44.10.c, es decir con 90 % o más de monazita, también existen nódulos más pobres, es decir, de ley en monazita más diluida (Fig. 44.10.d), aunque sean minoritarios. En ambos casos, las texturas y granulometrías observadas en las inclusiones excluyen la posibilidad de una separación económica de éstas por métodos físicos, porque la molienda tendría que ser demasiado fina: habría de pensarse más bien en la lixiviación o separación por vía química como mejor opción.
La figura 44.10.e corresponde a un grano compuesto por digenita, calcocita y ganga, en un concentrado procedente de la zona de cementación (sulfuros masivos de la Faja Pirítica Ibérica). Teóricamente habría de considerarse como mixto, ya que se compone de tres especies minerales. No obstante, a efectos prácticos, en un caso como éste no parece conveniente para el proceso de planta separar digenita y calcocita, ambos sulfuros ricos en cobre y que van a sufrir el mismo tratamiento metalúrgico. La calificación de liberado o mixto va a depender, entonces, de la cantidad de ganga (calcedonia). Normalmente se fija, en función de la naturaleza de la mena, un umbral por debajo del cual se desprecia la ganga y el grano pasa a considerarse liberado. Este umbral puede variar mucho de unas menas a otras y ha de fijarse de acuerdo con el ingeniero de planta y teniendo en cuenta el tratamiento o proceso de concentración previsible (o, al menos, ha de hacerse constar en el informe), pero en este caso (< 10 % ganga) parece recomendable considerarlo como liberado (s.l.), aunque estrictamente sería un mixto ternario.
Pasando a una mena argentífera, la figura 44.10.f muestra un mixto ternario, compuesto por miargirita, arsenopirita y ganga. En cuanto a su morfología y teniendo en cuenta los contornos en detalle indentados o lobulados de los contactos entre las fases, cabría calificarlo como de contactos irregulares. Sin embargo, teniendo en cuenta el aspecto de conjunto de los contactos (forma general suave y redondeada) y la escasa dureza de la mena cabe predecir que, en un ulterior proceso de molienda para eliminar los componentes indeseables (arsenopirita y ganga), la fragmentación se producirá preferentemente siguiendo los contactos entre fases, facilitando así la liberación como en el caso de contactos simples, por lo que sería más recomendable calificarlo en el tipo 44.02 (contacto simple).
Las figuras 44.10.g y .h corresponden a sulfuros masivos, en dos contextos geológicos diferentes, respectivamente: zona de transición de la mena primaria a la zona de enriquecimiento secundario por cementación en la Faja Pirítica Ibérica y mena primaria de la provincia metalogenética noruega, caracterizada por una fuerte impronta metamórfica. La primera muestra un mixto compuesto esencialmente por digenita, calcocita, pirita y calcopirita, con escasas bornita y ganga: teóricamente, un mixto senario con estructura interna compleja (p. ej. bordes irregulares de calcopirita). En realidad, a efectos prácticos, la interpretación es más fácil: puesto que no es necesario separar entre sí los sulfuros de cobre, que en conjunto integran la mena, y dada la escasez de la ganga, habría de tratarse más bien como mixto binario (sulfuros de cobre + pirita), con contactos simples (los de pirita). En cuanto a la segunda, la figura 44.10.h muestra una mena metamórfica cuya recristalización ha obliterado en parte la probable textura original, en emulsión, del protolito. No obstante, todavía puede describirse como una textura en emulsión (gruesa) de pirrotita y calcopirita en esfalerita, formando parte de un mixto senario de pirita, esfalerita, pirrotita, calcopirita, ganga y galena.
Las menas de sulfuros masivos pueden presentar difíciles problemas de concentración, condicionados precisamente por sus texturas, como ocurre en la Faja Pirítica Ibérica con los llamados sulfuros complejos. Se trata de menas polimetálicas (Zn, Cu, Pb, etc.) finamente intercrecidas y ocasionalmente con trazas de componentes deletéreos, cuyo impacto ambiental ha de ser rigurosamente controlado.
Estos problemas afectan principalmente a los sulfuros primarios, ya que las menas secundarias de la zona de cementación (con calcocita, digenita, djurleita, covellita, etc.) pueden resultar extraordinariamente enriquecidas en cobre por enriquecimiento supergénico y este mismo proceso (o una eventual oxidación previa) puede hacer desaparecer minerales deletéreos como arsenopirita. Las Figs. 44.10.e y -.g ilustran distintos momentos de este proceso en la zona de cementación: en progreso (pirita y calcopirita residuales) en la Fig. 44.10.g; completo, con sustitución total de la mena primaria por sulfuros secundarios ricos en cobre, en la Fig. 44.10.e; un ejemplo extremo de reemplazamiento masivo por sulfuros secundarios (digenita, djurleita, calcocita), con desaparición total de la mena primaria, puede verse en F cc8 (cf. descripción calcocita).
Las Figs. 44.10.i, -.j y -.k corresponden a menas primarias de sulfuros complejos: la primera (44.10.i) muestra un mixto prácticamente binario –sin prácticamente ganga y con escasa esfalerita- del tipo 44.03 (contacto irregular) e ilustra la dificultad de liberar calcopirita en la molienda sin producir una cantidad excesiva de finos, mientras que en la segunda (44.10.j) esta dificultad es extrema: los contactos son también irregulares, pero con intercrecimientos tan finos con pirita melnicovítica -a veces inferiores al poder de resolución del microscopio- que esta textura quedaría mejor reflejada por el tipo 44.03 (emulsión, s.l.).
La Fig. 44.10.k, por el contrario, ilustra un caso muy favorable: aunque los intercrecimientos siguen siendo irregulares y a veces muy finos, la mena polimetálica es lo suficientemente rica en cobre, cinc y plomo como para hacer económica la extracción directa por lixiviación (hidrometalurgia), haciendo así innecesaria la molienda fina para pre-concentración de la mena.
Para concluir, no debe olvidarse que los actuales procesos industriales requieren una información continuada, a ser posible en tiempo real y documentando con datos cuantitativos cada una de sus etapas, para su control y optimización. Las técnicas tradicionales de apoyo, basadas en el contador de puntos acoplado al microscopio de menas y manejado por un operador manual, han demostrado su eficacia histórica pero las exigencias actuales –análisis de millones de puntos, con tratamiento matemático de datos y con un rendimiento que se aproxime en lo posible al tiempo real– desbordan la capacidad humana de observación y medida directas por un operador y requieren automatización. La clasificación textural automatizada, unida al reconocimiento mineralógico por visión artificial (Pirard, 2004, – 2016; Berrezueta y Castroviejo, 2007; Castroviejo et al. 2009, -2010; Catalina, 2018, – y Castroviejo, 2017), es ya una alternativa realista. La clasificación de Gaudin (1939) proporciona una referencia de partida adecuada para la definición matemática y el reconocimiento automatizado de texturas de interés industrial, hoy posibles según la metodología desarrollada por Pérez Barnuevo (2014).
Se puede acceder así a una información mineralógico-textural completa y automatizada, aplicable a los procesos mineralúrgicos y basada en microscopía óptica. Un ejemplo de ello es el ya mencionado Sistema AMCO, que ofrece, frente a los sistemas basados en microscopía electrónica, una alternativa mucho más asequible (tanto en precio como en requerimientos de infraestructura), aparte de ventajas comparativas en algunos casos, como la caracterización de menas (óxidos) de hierro.
