Els recursos minerals

Les riqueses del regne mineral

La nostra civilització depèn de manera substancial dels recursos minerals continguts al subsòl de la Terra. Des dels temps més remots els homes han après a utilitzar els productes trets del regne mineral. Alguns d’aquests productes van ser tan importants ja a la prehistòria que han donat el seu nom a èpoques senceres: edat de coure, de bronze, de ferro. Amb tot, l’explotació completa i racional dels recursos minerals no ha començat fins que no s’ha esdevingut la consolidació de la cultura industrial contemporània .

A “Com és feta la Terra”, ja s’ha parlat dels minerals. Són substàncies sòlides d’origen natural generalment inorgànic, caracteritzades per una estructura característica, anomenada reticle cristal·lí. Es tracta de compostos químics que contenen, en una gran varietat de combinacions possibles, elements que poden resultar molt útils a l’home.

Sovint, el terme mineral s’empra en un sentit molt ampli i impropi, que també inclou els combustibles fòssils (hidrocarburs sòlids, líquids i gasosos, carbons fòssils) de què es parla a “Les fonts d’energia”. En canvi, no es consideren minerals totes les roques que habitualment es destinen a la construcció, com per exemple el granit, les calcàries, els diversos tipus de marbre, etc.

La recerca dels recursos minerals

Els recursos minerals que l’home ha après a utilitzar procedeixen tots dels nivells més superficials de l’escorça terrestre, on probablement són més abundants del que pot semblar a primer cop d’ull. Però, malauradament, només en pocs casos assoleixen una concentració que en permeti l’explotació. En altres paraules, sovint es presenten tan dispersos que la seva extracció no resulta convenient des d’un punt de vista econòmic. Avui són pràcticament inexistents els jaciments d’elements purs, que, d’altra banda, ja eren molt rars en l’antiguitat. A més, en molts casos la seva qualitat no s’adequa a allò a què es volen destinar. Per tant, podem afirmar que trobar un jaciment útil d’un cert mineral és un cas tan afortunat que l’home no es pot permetre el luxe de desaprofitar-ne ni una mínima part. Amb tot, convé no oblidar que la distribució mundial dels recursos minerals —com també la dels combustibles fòssils (de què es parla a “Les fonts d’energia”— no és gens homogènia i que té una estreta relació amb les condicions geològiques i estructurals pròpies de cada regió.

En realitat, l’escorça continental i l’oceànica no són els únics llocs on, en teoria, l’home podria esperar trobar el que necessita. Les aigües de mars i oceans també contenen bona part dels elements químics coneguts, però hi són tan diluïts que en l’estat actual dels coneixements no sembla possible recuperar-los de manera profitosa.

El desig de trobar minerals útils i combustibles fòssils empeny els països amb tècniques avançades de recerca i extracció i prou recursos econòmics a programar l’explotació de jaciments situats en àrees inaccessibles o considerades fins fa poc temps impenetrables: sota la capa de gel de l’Antàrtida, a grans profunditats sota el fons dels oceans, cada cop més endins de les vísceres de l’escorça continental.

Seria molt ingenu i simplista pensar que l’activitat minera consisteix només a extreure de la Terra determinats materials. En efecte, darrere aquesta activitat hi ha un complex treball d’estudi, de recerca i de planificació, que va des de cartografiar detalladament des del punt de vista geològic tota la superfície del planeta fins a l’exploració pròpiament dita de la regió examinada (feta amb instrumental i metodologies diverses), passant per l’elaboració del projecte de la instal·lació d’extracció segons el tipus de jaciment, l’avaluació de la seva extensió i dels seus costos, i l’organització del transport del material extret a tot el món. La mineria com a disciplina s’encarrega precisament de l’estudi dels jaciments minerals des de tots els punts de vista: la seva posició geogràfica respecte de la superfície del sòl, les relacions amb altres jaciments, el tipus de roques, les dimensions, la mena de material trobat, les modalitats més oportunes i rendibles d’extracció, etc. En aquest sentit, cal subratllar que, si bé els minerals constitueixen les roques, no totes les roques són jaciments minerals. Els jaciments són concentracions de minerals, però aquests hi han de ser presents en quantitats útils, és a dir que ha de ser possible, des d’un punt de vista tècnic, i convenient, des d’un punt de vista econòmic, extreure’ls del lloc on es troben. Per a poder estar segurs que es tracta d’un jaciment, en primer lloc cal veure quin o quins són els minerals presents, quin és el contingut d’impureses que s’han d’eliminar i quina és la seva concentració a l’interior de tot el material sense valor (ganga). També s’ha d’avaluar la facilitat, i per tant el cost, de l’extracció, de la separació de la ganga i del transport, i preveure el període de temps en què és més convenient l’explotació, tenint en compte les inversions efectuades per a posar en funcionament les infraestructures necessàries i el grau de mecanització que es pot aconseguir.

L’activitat extractiva requereix, doncs, molta feina i estudis aprofundits per part de geòlegs, tècnics especialitzats i també economistes. L’augment continu de la demanda de materials de tota mena, i per tant també dels que es poden obtenir a partir dels productes del subsòl, a causa de l’augment del consum i de la millora de les condicions de vida, fa cada vegada més important la recerca de nous jaciments i l’explotació racional i completa dels que ja es coneixen.

Formació i tipologia dels jaciments

La formació dels jaciments minerals és el resultat d’un conjunt de processos llargs i complexos que tenen lloc a partir de la concurrència de determinades condicions geològiques en l’escorça terrestre. Naturalment, això explica també la gran quantitat de jaciments diferents, no tan sols pel que fa al tipus de minerals que contenen (resultat, òbviament, de les vicissituds patides en el passat) sinó, sobretot, quant a la situació estructural i el tipus de processos que s’hi han donat.

Els jaciments més “tranquils” són els anomenats primaris. Els minerals que constitueixen aquests jaciments no han patit variacions físiques o químiques apreciables des de l’època de la seva formació i encara es troben en la mateixa posició. No són tan tranquils els jaciments secundaris, els quals, després de la seva formació han sofert certes alteracions químiques o físiques, o bé han estat transportats lluny del lloc d’origen.

Els jaciments magmàtics o endògens són el resultat del refredament, amb la consegüent cristal·lització progressiva, de masses magmàtiques bullents, foses a l’interior de l’escorça terrestre. Però el procés de refredament d’un magma és lent (es parteix de temperatures que superen fàcilment els 1 000°C!) i això origina canvis successius de les condicions de pressió i temperatura que determinen, al seu torn, la cristal·lització de productes diferents en diferents fases del procés. Així, per exemple, per sobre de 750°C cristal·litzen els minerals pesants com els que contenen ferro, níquel i crom, i per tant els jaciments que es formen en aquesta franja de temperatures contindran sobretot aquests minerals. A menys temperatura, al voltant de 550°C, es formen preferentment unes estructures geològiques particulars anomenades filons, situats dins de fractures de les roques que els envolten. Amb magmes no tan calents, a uns 370°C, a més dels filons es creen jaciments que abunden en sulfurs, òxids i pedres precioses. En la franja de temperatures entre 370°C i 100°C aproximadament es formen jaciments de minerals d’urani, estany, coure, cobalt i diversos metalls preciosos.

El metamorfisme és la modificació de l’estructura i la composició d’una roca a l’estat sòlid, en condicions termodinàmiques diferents en què la roca s’originà. El metamorfisme, un fenomen especial de “cocció” de les roques, també ha originat jaciments minerals, òbviament formats en ambients on hi ha temperatures altíssimes i pressions molt elevades. Atenent a les condicions de pressió i de temperatura es parla de jaciments de metamorfisme de contacte, de metamorfisme regional i de metamorfisme de profunditat. El metamorfisme de contacte només afecta zones molt localitzades. És produït per una intrusió magmàtica i es caracteritza per una elevada temperatura i una pressió dèbil. El metamorfisme regional es caracteritza per condicions de pressió i de temperatura molt elevades, i afecta àrees extenses de l’escorça terrestre. El metamorfisme de profunditat es caracteritza per pressions molt intenses i temperatures poc elevades, i es produeix per accions mecàniques en zones de deformacions molt localitzades.

Per a acabar direm que també existeixen jaciments sedimentaris o exògens. Com el mateix nom indica, són jaciments nascuts gràcies als processos de sedimentació (erosió, transport, deposició en altres llocs) que es produeixen sense treva a la superfície terrestre i que també donen lloc a totes les roques sedimentàries existents. Aquests processos afavoreixen l’acumulació de productes d’alteració de materials preexistents, i és gràcies a aquests que podem disposar de molts jaciments de sulfurs, fosfats, manganès, guix i sal gemma, or, pedres precioses, magnetita, rútil, bauxita, ferro i molts altres. A més, podem incloure en aquesta categoria els jaciments de carbó fòssil i els hidrocarburs, que són molt importants per a la nostra vida perquè ens proporcionen els materials més emprats per a la producció d’energia (vegeu “Les fonts d’energia”).

Hi ha certes zones de la superfície terrestre en què predominen jaciments minerals d’un determinat tipus geològic, com a conseqüència de la seva particular història geològica, és a dir, dels processos que han tingut lloc en les últimes desenes o centenars de milions d’anys en cada regió. Els geòlegs les anomenen províncies metal·logèniques. De la mateixa manera, la persistència de certs processos de formació de minerals útils per a l’home en determinats períodes de la història geològica de la Terra permet reconèixer províncies metal·logèniques característiques en diferents èpoques. En efecte, els jaciments minerals, encara que ens puguin semblar dispersos per la Terra de manera casual, presenten una localització que respon a criteris precisos, establerts per la successió d’esdeveniments geològics a cada regió concreta. Així, per exemple, a l’Europa central s’ha reconegut una important província metal·logènica de l’era paleozoica que comprèn les regions de les antigues cadenes muntanyoses de l’Erzgebirge, el Harz i la Selva Negra. En aquesta província abunden els jaciments de sulfurs de plom i zinc i de sulfurs argentífers, com també altres jaciments minerals associats als primers.

Els recursos minerals: distribució i utilització

Al llarg del temps, els homes han après a reconèixer i utilitzar una gran quantitat de minerals, dels quals obtenen nombrosos elements químics, sobretot metalls, que constitueixen la primera matèria d’innombrables productes industrials. Vegem quins són els elements més importants des del punt de vista de l’explotació industrial, quines són les seves aplicacions a la indústria i on es troben els jaciments minerals més grans; recordem que a “Les fonts d’energia”, es parla dels combustibles fòssils i nuclears.

Ferro. El ferro, amb els seus aliatges, sobretot l’acer i el ferro colat, és a la base del desenvolupament de la civilització en què vivim. Les dades de la seva producció i elaboració són un dels paràmetres fonamentals per a mesurar la potència industrial i econòmica d’un país. Els minerals de ferro, per sort, són força abundants a l’escorça terrestre, de la qual constitueixen el 4,7%. El ferro no es troba en la natura en estat pur, sinó que s’extreu (és la tasca de la indústria siderúrgica) a partir de nombrosos minerals, sobretot òxids i carbonats: hematites, magnesites, limonites, siderites, pirites, que contenen entre el 30 i el 60% del metall, generalment associat a òxids d’alumini, silici, magnesi i calci. Si no s’assoleix aquest percentatge, el mineral no es considera econòmicament aprofitable. Els principals països productors de minerals de ferro són Rússia i Ucraïna (més d’una quarta part de tota la producció mundial), el Brasil, Austràlia, els Estats Units, la Xina, el Canadà, l’Índia, Sud-àfrica i Suècia. Quant a la producció d’acer, també destaca l’àrea de Rússia i Ucraïna, seguida del Japó, els Estats Units, la Xina, Alemanya, Itàlia, França, el Brasil, Polònia, la Gran Bretanya, la República Txeca i el Canadà. El mateix ordre, almenys pel que fa als primers llocs, val per als principals països productors de ferro colat i aliatges de ferro.

Alumini. És un metall lleuger, resistent i molt abundant en la natura ja que els seus minerals formen el 7,5% de l’escorça terrestre. L’alumini podria ser un substitut molt digne de l’acer, si no fos que per a obtenir-ne cal una quantitat d’energia 12 vegades superior a la que requereix l’acer. Produït per primera vegada cap a mitjan segle XIX, s’extreu de la bauxita i s’utilitza, per exemple, en la fabricació d’una gran quantitat de recipients destinats a aliments (llaunes, tubs, etc.), en la indústria aeronàutica, etc. Forma molts aliatges lleugers (segons els usos, acompanyat de silici, magnesi, coure, manganès, zinc, liti). Els principals productors mundials de bauxita actualment són Austràlia (un terç de tota la producció mundial), Guinea, Jamaica, Rússia, el Brasil, Iugoslàvia, Surinam, Hongria, Grècia i França. Els Estats Units, Rússia, els països de la Unió Europea i el Canadà són, per aquest ordre, els principals productors d’alumini pur, com també els principals consumidors d’aquest metall.

Coure. Constitueix aproximadament el 0,01% de l’escorça terrestre, sobretot en forma de calcopirites, cuprites, malaquites i tenorites. Després del ferro i l’alumini, és el metall més emprat en la indústria gràcies a les seves qualitats, com la mal·leabilitat, la ductilitat, la tenacitat, la capacitat de conduir electricitat i calor i la resistència a la corrosió (és alterat, però, per l’aigua de mar). Se’n serveixen les indústries elèctrica, electrònica, química, automobilística i de la construcció.

Les sals de coure s’empren per a acolorir esmalts i vidres, en l’agricultura com a anticriptogàmics i en medicina. Alguns aliatges de coure tenen una gran importància: el llautó, format amb zinc i aplicat a aixetes, panys, etc.; el bronze (coure + estany), inoxidable i força resistent als agents atmosfèrics, usat en art (estàtues, portes, campanes) i en la indústria; el “bronze d’alumini”, usat en vidres, aixetes i engranatges; el cuproníquel (coure + zinc + níquel), inalterable fins i tot per l’aigua de mar, emprat en canonades, destil·ladors, condensadors; l’alpaca (coure + zinc + níquel en diferent percentatge), utilitzada en objectes de parament de la llar. Els principals productors de coure són el Kazakhstan, l’Uzbekistan, els Estats Units, Xile, el Japó, Zàmbia, la República Democràtica del Congo, el Canadà, Polònia i el Perú.

Estany. En parlar del coure hem fet esment de l’estany, un metall conegut des de fa almenys 4 000 anys, ja que forma part de la composició del bronze. Apreciat per la seva manejabilitat (entre altres coses es fon a només 232°C) i mal·leabilitat, es troba en percentatges força baixos a l’escorça terrestre (uns 4 g per cada 100 kg), i mai en estat pur. El seu mineral més important és la cassiterita, que conté estany en un percentatge més aviat baix (com a màxim el 14%). La indústria de les conserves alimentàries absorbeix almenys la meitat de la producció mundial d’estany. L’altra meitat es reparteix entre la fabricació d’objectes en aliatges que contenen peltre i llautó, les indústries química i cosmètica, l’agricultura i els pots d’ungüents de diversa mena. Els principals productors són Malàisia, el Brasil, Indonèsia, la Xina, Tailàndia i el Regne Unit, els quals, més o menys en aquest ordre, també són els majors productors del metall refinat.

Zinc. És àmpliament emprat per la indústria mundial, a més d’utilitzar-se per a millorar les característiques d’altres metalls. En efecte, si es posa una capa de zinc de manera homogènia per les superfícies més exposades, protegeix el ferro i altres metalls dels agents atmosfèrics. En aliatge amb el coure dóna el llautó, i fa altres aliatges amb l’alumini. S’empra en tubs, parets metàl·liques, canalitzacions, accessoris per a línies elèctriques i telefòniques. En la natura, el zinc no es troba pràcticament mai en estat natiu, però sovint és associat amb el cadmi. El seu mineral més útil és la blenda. Alguns compostos es fan servir en les indústries química, farmacèutica i de la ceràmica. Entre els principals productors mundials de zinc destaquen els països de la Unió Europea, Rússia, el Japó, el Canadà (que en posseeix les reserves més grans), els Estats Units, Austràlia, la Xina i Mèxic. El zinc, com l’alumini i altres metalls, es pot reciclar tornant a fondre’n les restes.

Plom. Fàcil de fondre, poc tenaç, conegut també des de l’antiguitat, el plom és present en la natura sobretot com a constituent d’un important mineral, la galena, però també en la cerussita i l’anglesita. És el producte final de la degradació dels elements radioactius naturals. Malauradament és molt nociu per a la salut de l’home, sobretot quan s’ingereix. A més, provoca malalties greus (saturnisme) si els seus compostos o vapors són absorbits per la pell o les vies respiratòries; és per això que es tendeix a reduir l’ús dels compostos de plom com a additius de les gasolines. El plom s’empra per a fer contenidors de líquids corrosius, colors, els acumuladors usats en la indústria automobilística, etc. Entre els principals productors de minerals de plom cal esmentar el Kazakhstan, Austràlia, els Estats Units, el Canadà, Mèxic, el Perú i la Xina.

Manganès. Potser no tothom sap que el manganès és indispensable per a la vida animal i vegetal. Aquest metall no és gaire rar en la natura, ja que representa aproximadament el 0,09% de l’escorça terrestre. El manganès s’empra en la indústria siderúrgica per a conferir tenacitat i duresa als acers. Forma aliatges amb el coure i altres metalls, i es fa servir en les resistències elèctriques. Els seus compostos intervenen en l’elaboració de vernissos, colorants, vidres i desinfectants. Ucraïna i Geòrgia sumen quasi un terç de la producció mundial, i Sud-àfrica gairebé una quarta part; segueixen el Brasil, el Gabon, Austràlia, l’Índia i la Xina.

Crom. Dur, brillant, present en la natura en forma de cromita, el crom s’empra en aliatges amb altres metalls, als quals confereix tenacitat i duresa i sobretot una gran resistència a la corrosió. El cromatge (recobriment de crom per electròlisi) s’aplica habitualment a moltíssims productes per a la llar (coberteries, estris diversos) i a altres productes d’ús freqüent (para-xocs i acabats de cotxes, trens, etc.). Alguns compostos del crom s’utilitzen com a pigments pel seu color groc o vermell. Malauradament, aquest metall també és font de greus contaminacions i de malalties professionals per a l’home. Sud-àfrica i el Kazakhstan produeixen, cadascun, un terç del crom mundial; Albània ocupa el tercer lloc. Els Estats Units, en canvi, importen més del 90% del crom que necessiten.

Níquel. Bé que com a element químic no va ser descobert fins el 1750, el níquel s’empra pràcticament des de sempre en aliatge amb el coure per a encunyar moneda. Fa cent anys es va descobrir també que confereix major resistència a l’acer, i de seguida es va començar a aplicar a la indústria bèl·lica. Avui, el níquel serveix per a produir precisament acers durs i inoxidables, aprofitant les seves característiques de duresa, tenacitat i inalterabilitat enfront dels agents atmosfèrics. El niquelatge protegeix de la corrosió i també s’utilitza amb finalitats decoratives per a altres metalls. La fosa niquelífera és emprada per a la fosa de blocs de motors. Rar en estat natiu, als jaciments es troba sobretot en els seus minerals, pentlandita, polidimita i garnierita (que en contenen quantitats que oscil·len entre el 20 i el 30%). El Canadà és, des dels anys trenta, el principal productor mundial de níquel; també en produeixen Rússia, Austràlia, Nova Caledònia, Indonèsia, Cuba, Sud-àfrica i les Filipines.

Magnesi. Aquest metall es distingeix per una característica molt vistent: la seva pols crema en l’aire amb una flama blanca molt viva. Per aquest motiu la combustió de magnesi s’utilitzà per a produir la il·luminació necessària en els primers retrats fotogràfics al segle XIX, i actualment aquest element és un dels components dels coets de llum i les bombes incendiàries. Mai no es troba lliure en la natura, sinó que sempre s’obté dels seus minerals, com la magnesita, la dolomita, la carnal·lita, l’epsomita, l’amiant, el talc i l’olivina (els tres darrers són importants silicats). El magnesi és present en quasi tots els organismes animals i vegetals. És lleuger, bon conductor de l’electricitat i poc resistent a la corrosió (s’ha de sotmetre a tractaments de protecció). És un component fonamental d’alguns aliatges lleugeríssims i per això particularment apreciats i buscats en la indústria aeronàutica i de les bicicletes. Alguns compostos de magnesi s’utilitzen en les indústries farmacèutica, de la goma, del paper, del vidre i del ciment. Els principals països productors són els Estats Units i Rússia (que també en són els consumidors principals), seguits de Noruega, França, Itàlia, el Japó i el Canadà.

Molibdè. Rar en la natura, on mai no es troba en estat natiu (els seus minerals més importants són la molibdenita i la wulfenita), és un metall molt dur i tenaç, utilitzat principalment per als filaments de les làmpades d’incandescència i, en determinats compostos, per a acolorir teles. En els olis minerals emprats com a lubrificants per a motors d’explosió, el molibdè és essencial perquè preserva els pistons del desgast. A més, augmenta la duresa i la tenacitat dels acers, i per les seves propietats magnètiques es fa servir en la fabricació d’imants permanents. Els Estats Units, Xile, el Canadà i l’Uzbekistan produeixen quasi tot el molibdè emprat al món, i també en posseeixen les reserves més grans.

Antimoni. Present en la natura en el mineral antimonita, aquest metall confereix duresa al peltre, als aliatges per a soldar i als metalls tous. Els seus compostos es fan servir en la indústria de la ceràmica, del vidre i de les matèries plàstiques. La Xina, Bolívia i Sud-àfrica en són els productors principals.

Wolframi. Anomenat també tungstè, és escàs en la natura, i en els seus minerals principals, la wolframita i la scheelita, on es presenta en quantitats inferiors al 2%. És un metall molt brillant, resistent, amb un punt de fusió elevadíssim. Aquesta característica el fa insuperable per als filaments de les làmpades d’incandescència i els forns elèctrics. La major part del wolframi s’empra en aliatges de gran duresa per a eines de notables prestacions. La Xina, Rússia, Corea del Sud, Austràlia, el Canadà, els Estats Units, Bolívia i Àustria en són els principals productors.

Mercuri. Conegut també com a plata líquida pel seu aspecte i l’estat físic en què es presenta habitualment, és més aviat rar en la natura, bé que de vegades s’hi troba en estat natiu. Amb tot, quasi tot el mercuri s’obté del cinabri, que és un sulfur. Com se sap, s’utilitza en els termòmetres, baròmetres i manòmetres, aprofitant les seves propietats de dilatar-se o contreure’s amb petites variacions de temperatura i pressió. Alguns compostos s’apliquen a la indústria farmacèutica i per a combatre paràsits i malalties de les plantes. El mercuri i els seus compostos són perjudicials per a l’home ja que provoquen mercurialisme o hidrargirisme, que causa trastorns greus del sistema nerviós, i són altament contaminants. El territori de l’antiga URSS, Espanya, la Xina, Algèria i els Estats Units en són els principals productors mundials.

Silici. És el primer element no metàl·lic que trobem en aquesta enumeració. Aïllat per primera vegada al segle XIX però ja conegut en l’antiguitat, es troba en els seus compostos (diòxid, anomenat sílice, i silicats) a quasi totes les roques de l’escorça terrestre, de la qual constitueix més de la quarta part. El silici forma les cèl·lules fotoelèctriques dels plafons solars; el morter i el ciment pòrtland s’obtenen de la sílice; el vidre es produeix barrejant sílice amb òxids de sodi, calci i altres, i, si s’empra l’òxid de plom, s’obtenen els cristalls.

En l’àmbit de la química orgànica, entre els compostos del silici cal esmentar les silicones, usades com a lubrificants, coles i revestiments en les indústries automobilística, aeronàutica i naval. El silici és l’element base de la indústria electrònica: els seus cristalls, de gran puresa, són els components principals dels transistors i dels circuits integrats. La inhalació prolongada de partícules silícies provoca la malaltia professional anomenada silicosi, que es manifesta amb insuficiència respiratòria.

Titani. És un metall més pesant que l’alumini, però quatre vegades més resistent. Comparat amb l’acer, és més dúctil i mal·leable i té la mateixa duresa, tot i ser més lleuger. No és corroeix amb facilitat i resisteix bé la calor, característiques que es poden millorar si s’hi afegeix una quantitat mínima de pal·ladi i altres metalls nobles (és a dir, de molt alta resistència química al seu atac). Força abundant en la natura (bé que no es troba en estat natiu), en forma dels minerals rútil, ilmenita i titanita, el seu ús s’ha estès en les últimes dècades sobretot en les indústries aeronàutica, espacial, naval i química. Forma aliatges amb ferro per a la producció d’acers especials particularment resistents, i també amb alumini, manganès, estany, crom, vanadi i altres elements. Pel color blanc brillant del seu òxid s’empra per a fer pintures i esmalts. Als fons marins són especialment abundants les sorres titaníferes, associades amb les auríferes, silícies, magnesíferes, que ja han despertat l’interès de la indústria extractiva malgrat el cost elevat de l’extracció (en general, més elevat a mesura que augmenta la profunditat a què es localitzen les sorres). Els principals productors d’ilmenita són el Canadà, Noruega, l’Índia, Sud-àfrica, Austràlia i els Estats Units. El rútil és gairebé exclusiu del Brasil (el 75% de la producció mundial) i el titani metàl·lic es troba sobretot a Rússia i als Estats Units.

Cobalt. És més dur que el ferro, però molt menys abundant, i la seva tenacitat i duresa augmenten notablement amb l’addició de petites quantitats de carboni. No s’altera amb l’aire ni l’aigua, i s’utilitza sobretot en aliatges amb ferro, níquel, crom o altres metalls, als quals confereix una gran resistència, sobretot a temperatures elevades. L’alnico és precisament un aliatge fèrric, que també conté alumini i níquel, on el cobalt és present en un percentatge que oscil·la entre el 5 i el 35%. És usat en pròtesis dentals i òssies. Altres aliatges especials tenen aplicació en la indústria espacial, fet que explica per què el cobalt ha pujat de cotització en les últimes dècades. Les sals de cobalt serveixen per a la preparació de tintes invisibles, i els seus òxids per a acolorir la ceràmica. Aproximadament la meitat del cobalt extret al món procedeix de la República Democràtica del Congo, i la resta, de Zàmbia, Rússia, Austràlia i Botswana. Aquests països posseeixen també les majors reserves del metall.

Vanadi. El més dur de tots els metalls, és també un conductor òptim, dúctil i mal·leable i, en estat combinat, més abundant que el coure i el zinc. Els seus minerals més útils són la carnotita, la patronita i la vanadinita. Difícil d’obtenir pur, s’empra sovint en aliatges de ferro per a fer-ne acers especials de gran duresa; incorporat al ferro colat, n’augmenta la resistència. Alguns dels seus compostos, verinosos si s’ingereixen, s’utilitzen per a acolorir vidres i ceràmiques. Sud-àfrica i Rússia produeixen les dues terceres parts del vanadi explotat al món (també en tenen les majors reserves), seguits de la Xina, els Estats Units i Finlàndia.

Sofre. El sofre, element d’una importància enorme per a la vida humana, és un no-metall molt abundant en la natura, tant en estat natiu com combinat amb ferro i coure (pirites) i en altres minerals. De vegades la seva presència molesta, com per exemple en els hidrocarburs líquids i gasosos, que cal depurar de sofre per a evitar la corrosió dels conductes de transport i de les cisternes. La major part del sofre extret avui al món es destina a la preparació de l’àcid sulfúric, producte molt utilitzat en múltiples branques de la indústria química, i la resta serveix per a fertilitzants, explosius, altres àcids, colorants i perfums. El sulfat de coure té aplicació en agricultura com a antiparasitari; el sulfur de carboni intervé en la producció de cel·lulosa; altres compostos s’empren en la vulcanització de la goma. El principal productor mundial de sofre són actualment els Estats Units (Nevada, Utah, Louisiana, Texas), seguits de Rússia.

Sodi. El sodi és un dels elements més abundants en la natura: és present en els dipòsits de sal gemma (o clorur de sodi, que no és altra cosa que la sal de cuina), en l’aigua de mar en forma de clorur, en altres minerals, entre els quals la criolita, i en nombroses roques compostes per silicats (per exemple, en els feldspats). S’empra en les indústries metal·lúrgica i química i, en forma de vapor, per a l’enllumenat dels carrers (és la llum groga ataronjada d’alguns fanals). També serveix per a blanquejar el paper i les fibres tèxtils i com a colorant per al cuir. En estat líquid, intervé en els reactors nuclears, atesa la seva bona conductibilitat tèrmica. Però sobretot el sodi s’utilitza en la preparació del tetraetilplom, additiu emprat en les gasolines, d’un poder contaminant elevadíssim. La sal de cuina (NaCl) s’extreu de les mines de sal gemma, totes d’origen marí més o menys antic com la muntanya de sal de Cardona (Bages). En certes regions particularment càlides i seques, es produeix per evaporació directa de l’aigua de mar. La importància històrica de la sal és enorme, i les seves propietats de millorar el gust dels aliments i de contribuir a una dieta equilibrada (si s’usa amb moderació) es coneixen des de sempre. A més, el clorur sòdic és la primera matèria per a la producció de sosa càustica, utilitzada en múltiples processos industrials.

Calci. És un dels elements més abundants en la natura ja que constitueix el 3,5% de l’escorça terrestre. No es troba lliure sinó combinat, en minerals com la calcita, el principal constituent de les calcàries, la dolomita, el guix, la fosforita, la fluorita, etc. Com a silicat (feldspats, piroxens, granats, etc.), entra en la composició d’importants roques silícies. El sòl i l’aigua contenen calci pràcticament sempre, i la presència d’aquest element té una gran influència en la duresa de l’aigua potable i les aigües industrials. Les sals de calci s’afegeixen a les terres de conreu per modificar-ne la composició química i fer-les més adequades per a determinats productes agrícoles. Amb els compostos del calci es preparen calç, diversos tipus de ciment i morters i guixos, i també intervenen en la fabricació de paper, vidres, vernissos i pintures. El calci és indispensable per a la vida humana i dels animals i la major part de les plantes, i en medicina s’utilitza en el tractament del raquitisme, la tuberculosi i diversos tipus d’esgotament. És important que el transport d’aquest element es faci en contenidors hermètics, perquè el contacte amb la humitat de l’aire pot provocar mescles explosives.

Potassi. És un element abundant en la natura, ja que constitueix el 2,6% de l’escorça terrestre, bé que només es troba en els seus compostos, com la silvina, el salnitre, la carnal·lita, la caïnita i d’altres, associat amb sodi i magnesi. Les sals d’aquest element s’inclouen entre els fertilitzants principals de les plantes: afavoreixen la formació dels sucres, milloren la respiració i augmenten l’absorció del nitrogen. Els sòls fèrtils contenen potassi en quantitats generoses, i els que no en contenen prou han de ser tractats amb fertilitzants a base de sals de potassi. Com a metall té poques aplicacions, però en contrapartida el seu carbonat (la potassa) és l’element de base per a la producció de vidres durs, ceràmiques i esmalts. Molts altres compostos s’utilitzen en la indústria química per a la producció de sabons, detergents i llumins, a banda dels fertilitzants ja esmentats. També s’aplica en medicina (bromur), i en la indústria del vi i l’alimentària (conservants). Els principals productors mundials de potassi són Rússia, el Canadà, Alemanya i els Estats Units. Als Països Catalans destaca la conca potàssica de Sallent-Balsareny-Súria (Bages), en explotació des dels anys vint del segle XX.

Fòsfor. Important per a l’alimentació humana, per a la salut i el creixement correcte de les plantes i per a la maduració de la fruita, el fòsfor s’utilitza en particular en forma de fosfats, òptims fertilitzants usats sobretot en terrenys àcids i en els conreus que absorbeixen molt de calci (cereals, lleguminoses, etc.). Als Estats Units i al nord de l’Àfrica es troben rics jaciments de fosforites, constituïdes per fosfats.

Or. Groc, brillant, força rar en la natura, difícil d’alterar (si no és per uns pocs àcids i alguna altra substància), mal·leable i dúctil al màxim, conductor excel·lent de la calor i l’electricitat, l’or ha esdevingut el símbol mateix de la riquesa. Industrialment mai no s’utilitza pur, ni tan sols en joieria, perquè no té prou duresa, i per això és millor recórrer a aliatges amb coure, plata, platí i altres metalls. Els aliatges d’or s’utilitzen en odontologia, en les indústries elèctrica i electrònica, en components dels aparells per a satèl·lits, naus espacials i avions comercials. Sud-àfrica n’ha estat el principal productor mundial durant molts anys, però ara la seva producció ha minvat a conseqüència dels alts costos d’extracció. Actualment estan adquirint protagonisme països com Ghana, el Perú i el Brasil —on s’han obert noves explotacions—, i es mantenen d’altres com els Estats Units, el Canadà, Rússia, Austràlia i la Xina.

Plata. Aquest metall noble, ja utilitzat en l’antiguitat perquè es trobava en estat metàl·lic, avui és força rar, i en la natura es presenta formant part de l’argentita, i també associat al plom, el coure, l’estany, el níquel i altres metalls en els minerals respectius. És el metall més blanc de tots, un òptim conductor tèrmic i elèctric i difícil d’atacar pels agents atmosfèrics; quant a la ductilitat i la mal·leabilitat, només el supera l’or. La plata s’empra en joieria, però també en fotografia i cinema, per a encunyar monedes, per a pròtesis dentals i contactes electrònics, etc. Mèxic, el Perú, Rússia, els Estats Units, el Canadà, Austràlia, Polònia, Xile, el Japó i Suècia en són els principals productors mundials, però sembla que les majors reserves es troben als territoris de l’antiga URSS i dels països de l’Est europeu, seguits del Canadà, els Estats Units i Mèxic.

Platí. Inalterable (només el dissol l’aigua règia), mal·leable, dúctil, més dur que la plata, més rar i car que l’or, no es va descobrir fins al segle XVIII, a Colòmbia. En estat natiu encara es pot trobar pur, o bé formant aliatges amb ferro, coure, níquel, or, plata i altres metalls afins quant a l’estructura atòmica. Els aliatges de platí s’utilitzen en la indústria química i electrotècnica, en odontologia i en joieria. Els principals productors mundials són Rússia i Sud-àfrica (que també en posseeix les reserves més abundants), seguits del Canadà. Aquests tres països cobreixen pràcticament tota la demanda mundial de platí, i a Colòmbia i els Estats Units només en queden traces.

Diamant i altres pedres precioses. No es podia cloure aquesta ressenya sobre els principals elements químics utilitzats per l’home sense recordar la pedra preciosa per excel·lència, el diamant, que no és altra cosa que carboni cristal·lí puríssim. De brillantor proverbial, duríssim —el cristall més dur que existeix— però fàcil d’extreure de determinats plans cristal·logràfics, fet que n’afavoreix l’obtenció, inatacable pels àcids i els agents atmosfèrics, es troba en unes roques particulars anomenades kimberlites i en sorres de formació al·luvial. S’utilitza en joieria, però destaca el seu ús en feines concretes on calgui la màxima duresa (per a perforar roques, tallar vidre, etc.). També existeixen diamants sintètics, econòmics si són de petites dimensions, que s’empren en la indústria. Els principals productors mundials de diamants són actualment la República Democràtica del Congo, Botswana, Rússia, Sud-àfrica, Namíbia, Austràlia i, en una mesura molt menor, la Xina i Ghana.

Hi ha altres minerals que per l’aspecte (brillantor, transparència, color viu, etc.), per la duresa elevada que els preserva del desgast i per altres característiques apreciades són emprats en joieria (gemmes o pedres precioses), en la decoració d’objectes artístics (pedres dures) o en tots dos àmbits (pedres semiprecioses). Les pedres precioses principals, a banda del diamant ja esmentat, són el robí i el safir, varietats vermella i blava respectivament del corindó (òxid d’alumini), i la maragda, varietat verda del beril (silicat de beril·li i alumini). Altres pedres precioses apreciades són l’aiguamarina, varietat blava del beril; l’aiguamarina oriental, varietat blava del corindó; el topazi, silicat d’alumini i fluor, de color groc (amb varietats blaves o violeta), etc. Normalment, les pedres precioses en brut tenen un aspecte molt modest i no revelen la bellesa que adquiriran després de ser treballades, en un procés que consta bàsicament de quatre fases: el marcatge, el clivatge, el desbast i el facetatge.

Com en el cas del diamant, el cost elevat de les pedres precioses naturals ha induït a establir procediments per a obtenir artificialment, mitjançant processos de síntesi, les principals pedres precioses.

La mineria als Països Catalans

La pobresa minera dels Països Catalans és considerable, i les explotacions encara avui en funcionament són molt poques. L’única excepció és la conca potàssica de la comarca del Bages, entre les conques del Cardener i el Llobregat, amb Súria a l’oest i Sallent i Balsareny a l’est.

La primera empresa explotadora de la conca va ser Minas de Potasa de Suria SA, controlada per l’empresa belga Solvay i constituïda el 1920. Des d’aleshores, les mines han estat gestionades sense interrupció per Solvay i altres empreses com Unión Española de Explosivos —després Explosivos Río Tinto i posteriorment Ercros—, fins que el 1982 passaren a les mans de Fodina SA, una empresa de l’Instituto Nacional de Industria. Amb diner públic es procedí al sanejament financer de les societats titulars, fins a recuperar l’equilibri i la productivitat que havien perdut, i en un futur proper s’espera la seva privatització. Actualment l’empresa disposa d’unes instal·lacions modernes i competitives, on treballen un miler de persones. La capa potàssica es troba entre els 400 i els 600 metres de profunditat i les galeries, que tenen com a punt de partida Sallent i Súria, tendeixen a apropar-se.

Tant a Súria com a Sallent hi ha una fàbrica dependent de la mateixa empresa, que transforma el mineral en clorur potàssic, un producte que s’utilitza com a adob i fertilitzant. La potassa és transportada en ferrocarril fins al port de Barcelona. Una bona part de la producció és destinada a l’exportació.

La indústria extractiva

Els jaciments minerals es poden explotar seguint diverses tècniques, segons la seva forma, el tipus, la quantitat i la concentració dels materials presents, les estructures de les roques que els contenen, la seva posició en l’escorça terrestre. A vegades és més oportú excavar una galeria a través de les capes superficials per a arribar a les inferiors i després eixamplar en diverses direccions. En altres casos es prefereix treure tot el recobriment superficial i posteriorment treballar a l’aire lliure als estrats de sota. El conjunt dels treballs duts a terme i de les estructures instal·lades a l’escorça terrestre per a extreure’n els minerals útils s’anomena mineria. El lloc on es duu a terme l’extracció dels minerals és la mina. Quan els materials extrets es destinen a la construcció (sorra, grava, calcàries, granit, marbre, etc.) i els treballs s’executen a cel obert, és a dir, a l’aire lliure, es parla més aviat de pedreres.

Les fases de l’extracció

Les operacions necessàries per a l’extracció d’un mineral són molt complexes, i donen lloc a infraestructures de gran envergadura. El primer pas és la prospecció, és a dir, els sondatges de caràcter geològic per a verificar la presència del mineral buscat, l’extensió del jaciment, és a dir, de la zona en què aquest es troba, i també la seva distribució. Sovint es perfora el terreny per a extreure’n mostres cilíndriques (com en el cas del petroli). L’anàlisi d’aquestes mostres permet saber la composició del terreny en profunditat. Després de trobar el jaciment a explotar, se’n fa la preparació: es delimita i, excavant-hi vies d’accés, galeries, pous, etc., se subdivideix en seccions, i aquestes en nivells d’explotació i galeries. Després, cada secció és dotada dels serveis necessaris (aire comprimit, aigua, energia elèctrica, sistemes de transport, dispositius de seguretat).

Un cop s’ha accedit al mineral, que sovint es troba barrejat amb material estèril, sense utilitat, se n’ataca la part davantera. La fase d’extracció pròpiament dita s’anomena explotació, i es pot fer de diverses maneres. A les excavacions a cel obert es construeixen graons de desenes de metres d’alt i d’una extensió que pot arribar a una cinquantena de metres. El material extret es fa caure d’un nivell a l’inferior, fins que arriba al nivell on s’apila; o bé es perfora la roca amb una galeria horitzontal, de la qual parteixen pous verticals que desemboquen a la superfície i es van eixamplant en forma d’embut, dins el qual s’aboca el material útil, que és recollit en vagons situats a la galeria horitzontal per a ser transportat fins a fora. En les pedreres de marbre s’empra una tècnica especial; com que es tracta d’un material apreciat, se’n tallen blocs de fins a 15-20 m de llarg per alguns metres d’ample mitjançant el fil helicoïdal, un llarg cable d’acer tancat en forma d’anell, constituït per fils enrotllats en espiral i mogut per un motor i tesat per politges. El cable, en fregar contra el marbre amb l’ajut de sorra o esmeril i aigua a pressió, hi penetra i el talla. Els blocs tallats d’aquesta manera es fan relliscar per gravetat en carros de fusta fins a la fàbrica de concentració, on són tallats en làmines del gruix desitjat i després polits amb esmeril.

A les mines sota terra, l’explotació es pot fer amb buits, si es deixa al seu lloc una part del mineral (entre una quarta part i la meitat) en forma de pilastres que sostenen la roca de sobre, o bé pel procediment contrari, quan els buits causats per l’arrencada del mineral s’omplen amb material inservible, procés que s’efectua a mà, amb vagons que es descarreguen en els buits, o mecànicament, amb cintes transportadores; el material també pot arribar acompanyat per un corrent d’aigua o d’aire comprimit. Un tercer tipus d’explotació de les mines és l’esfondrament, que consisteix a omplir el buit esfondrant de manera oportuna i controlada les roques que contenen el mineral. Cada tipus d’explotació presenta al seu torn nombroses variants, segons el tipus d’extracció que s’efectua. L’arrencada del mineral de la roca es pot fer amb mines i explosius, amb eines manuals (maça, picot, etc.), amb martells pneumàtics i amb una gran varietat de màquines (excavadores, talladores, trepants, etc.). En alguns casos s’adopten també mitjans especials, com l’ús d’aigua a pressió o aire comprimit.

A mesura que l’explotació avança, sovint cal consolidar les parets i les voltes de les galeries amb estructures de fusta, ferro o ciment, per tal d’evitar despreniments perillosos per als treballadors i per a la mateixa existència de la mina.

El mineral arrencat ha de ser transportat fins a l’accés de la mina o a les instal·lacions de tractament. Hi ha dues menes de transport: l’interior i l’exterior. Els transports interiors horitzontals s’efectuen de diferents maneres segons l’envergadura del jaciment. Si el jaciment és modest s’utilitzen recipients arrossegats per politges o petits vagons empesos a mà (antigament tirats per cavalls). A les mines més importants es recorre a vagons articulats i arrossegats per una locomotora, a cintes transportadores de goma tallades en forma de canal o a canals oscil·lants de làmines de ferro sotmesos a vibracions per tal de fer avançar el material. Quant als transports inclinats o en vertical, es recorre al descens espontani, als vagons, als cables continus, etc. Els transports exteriors disposen, òbviament, de molt més espai per a maniobrar, però també utilitzen vagons, a més de pales mecàniques, telefèrics i cintes transportadores.

Us aspecte important per al bon funcionament d’una mina són els serveis. En primer lloc, són fonamentals els sistemes de ventilació, per a impedir la concentració de gasos explosius (vegeu “El grisú, perill número u”) o nocius (òxid de carboni) i d’aire viciat per la gran quantitat de pols que es crea amb les excavacions i que pot provocar malalties pulmonars com la silicosi. La ventilació pot ser natural, si la mina té diversos nivells, o bé forçada, és a dir, obtinguda mitjançant bombes o ventiladors.

També és important la xarxa elèctrica que serveix per a la il·luminació i l’alimentació de les màquines de transport i treball. Ha de ser protegida acuradament per tal d’evitar la dispersió del corrent i la producció de curtcircuits a causa d’infiltracions d’aigua o xocs amb pedres i parts metàl·liques, que resulten extremament perillosos en les mines que contenen tant metà com pols de carbó. Recordem també la xarxa d’aire comprimit, que acciona moltes màquines pneumàtiques, i la canalització que s’enduu l’aigua, freqüent en les excavacions profundes. Per a acabar, convé no oblidar les mesures de seguretat que s’adopten per a evitar o almenys limitar els diversos accidents que es poden produir: despreniments, explosions de gas o mescles explosives, esclats imprevistos de mines, formació de gasos tòxics o asfixiants, incendis subterranis, etc.

El grisú, perill número u

Treballar a les mines és una activitat molt dura i extremament difícil, i a més, tal com hem remarcat en el text, no exempta de perills. Entre aquests, potser el més temut és el que té relació amb la possibilitat que es produeixin explosions. El culpable d’aquestes explosions , sobretot a les mines de carbó, és el grisú. És un gas que posseeix la propietat de barrejar-se fàcilment amb l’aire de l’interior de les mines i formar una mescla explosiva que s’inflama a poc més de 600°C. L’explosió és particularment violenta, i assoleix els màxims efectes destructors quan la proporció aire/grisú és d’11 parts d’aire per 1 de grisú aproximadament.

El grisú és en realitat una mescla de diversos gasos coneguts, en primer lloc metà (el més abundant, amb percentatges que oscil·len entre el 85 i el 98%), altres hidrocarburs, nitrogen, diòxid de carboni i hidrogen. Per ell mateix no és tòxic, però causa asfíxia si és present en una quantitat capaç de fer baixar el percentatge d’oxigen de l’aire a valors inferiors al 16-18% (enfront del 21% aproximadament, que és el valor normal a l’atmosfera). El grisú, que es forma per descomposició de substàncies vegetals en absència d’aire, s’acumula a les mines on s’extreuen minerals d’origen sedimentari (carbó, però també sofre, margues, sals potàssiques, etc.) o a les excavacions de galeries en formacions sedimentàries que contenen restes orgàniques de diversa mena. Se sol alliberar silenciosament, però de vegades de manera violenta.

Com es fàcil imaginar, una explosió en una mina provoca danys molt greus tant personals com materials. Les bastides de suport cedeixen, les parets de la mina s’enfonsen, es produeixen flamarades de gasos inflamats, es forma i es propaga diòxid de carboni —el qual, com sabem, és irrespirable— i altres emanacions verinoses. Com que és impossible impedir l’alliberament de grisú a les mines, en la mesura que és un gas present en les roques afectades per les excavacions, la seguretat de la feina dels miners es basa sobretot en el control continu i constant de la composició de l’aire en els ambients de treball, en una ventilació eficient dels soterranis i en un desgasament preventiu dels jaciments.

Els processos posteriors a l’extracció

El mineral procedent de la mina o la pedrera rarament es pot utilitzar directament, perquè la part útil s’ha de separar de la ganga i la roca inservible. Per això es porta a la planta de rentatge, un conjunt d’instal·lacions a l’aire lliure, dins l’àmbit de la mateixa mina. Aquí el mineral és sotmès a la fragmentació, és a dir, és trossejat en fragments d’una certa grandària per tal que els diferents constituents es puguin separar. Això es fa amb diversos instruments com trituradores, molinets amb pales, martells, etc. Després ve la classificació, que té com a finalitat obtenir un producte de dimensions comercials i a la vegada subdividir el mineral en classes amb dimensions adequades per als tractaments posteriors. La classificació es pot fer per densitat, fent dipositar el material dins un fluid (aigua o aigua i aire), o per grandària, posant el material en sedassos o làmines foradades. La separació de la part útil de l’estèril s’anomena concentració de la mena, i es pot fer a mà (fragmentació amb maça i destriament posterior) a prop del lloc d’extracció o bé amb operacions mecàniques o fisicoquímiques a les plantes de rentatge. Entre aquestes últimes destaca la flotació: amb agents químics diversos es provoca la formació d’escuma en el mineral finament triturat i barrejat amb aigua. Aleshores, la diferent adhesió que l’escuma exerceix en el mineral metàl·lic útil i en la ganga estèril fa surar el primer, tot i que té un pes específic superior al de l’aigua, mentre que la segona es diposita.