riserve ed economia
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Riserva mineraria sub-economica Risorsa mineraria Riserva mineraria Le Risorse sono i corpi solidi liquidi o gassosi appartenenti alla geosfera, geologicamente identificati o non identificati in cui si ritrovano sostanze utili Le Riserve sono le porzioni delle risorse che in base alle leggi e alla tecnologia del momento possono essere oggetto di attività estrattiva. Le riserve sono formate dai giacimenti Le risorse si dividono in: •riserve s.s. risorse estraibili con profitto economico •riserve marginali riserve estraibili con poco profitto economico, da considerare per speciali condizioni politico-economico-congiunturali; Riserva mineraria marginale Riserva mineraria s.s Giacimento A Giacimento B Giacimento C • riserve subeconomiche, riserve non o non ancora economiche, da considerare per programmazioni a lungo periodo o per periodi di crisi. I Giacimenti sono corpi rocciosi dai quali una o più sostanze utili possono essere estratti con profitto. Alcune definizioni Risorse mineraria sono i corpi solidi liquidi o gassosi appartenenti alla geosfera, geologicamente identificati o non identificati in cui si ritrovano sostanze utili; in questo senso esse esprimono un concetto generico, che sottolinea l'utilità o la necessità del materiale (minerali s.l.) di cui si tratta. Le risorse metallifere e non metallifere attualmente identificate sono localizzate nei primi 5000 m della crosta continentale. I giacimenti metalliferi crostali sono rappresentati da volumi di roccia in cui i metalli si ritrovano in concentrazioni molto più elevate rispetto alla composizione media della crosta Riserve minerarie sono le porzioni delle risorse che in base alle leggi e alla tecnologia del momento possono essere oggetto di attività estrattiva. Le riserve sono formate dai giacimenti ossia i corpi rocciosi dai quali una o più sostanze utili possono essere estratti con profitto. 1. le riserve s.s. risorse economicamente estraibili 2. le riserve marginali riserve estraibili con poco profitto economico, da considerare per speciali condizioni politicoeconomico-congiunturali; 3. le riserve subeconomiche, riserve non o non ancora economiche, da considerare per programmazioni a lungo periodo o per periodi di crisi. Le riserve subeconomiche possono diventare economiche con il progredire delle tecnologie o con l'aumento dei prezzi della materia prima. Il valore dato alle riserve è quindi sempre relativo alle condizioni in cui si definisce la statistica, perchè col tempo e con il variare delle condizioni le riserve subeconomiche possono diventare economiche o viceversa. Riserve profonde: sono potenzialmente presenti nei livelli profondi della crosta continentale non sfruttabili economicamente con le attuali tecnologie Riserve di minerali alternativi: sono riserve in cui il metallo è presente in minerali non tradizionalmente sfruttati Riserva a basso tenore: il metallo si ritrova con abbondanze economicamente non sfruttabili. In questi giacimenti la diminuzione dell’abbondanza dell’elemento può essere dovuta a: 1) diminuzione della concentrazione del minerale metallifero rispetto alla ganga; 2) variazioni nella natura del minerale utile (molte volte si ricade nel caso dei giacimenti di minerali alternativi); 3) presenza del metallo come elemento vicariante di fasi mineralogiche Nelle valutazioni previsionali e nel concetto stesso di riserve prendono sempre più posto e importanza le fonti secondarie, cioè: 1-Riciclo di materiali utilizzati e scartati (metalli, leghe, vetro) 2-Riapertura di discariche di vecchie estrazioni per l'utilizzo di residui che le precedenti tecnologie non sfruttavano completamente o per sfruttare nuovi minerali un tempo scartati perchè non conosciuti come utilizzabili (minerali di Nb, Ta, Zn, REE ecc.). 3-sostituzione con nuovi minerali. Nelle attuali previsioni, almeno di riserve base, tendono ad essere inseriti i depositi dei bacini oceanici anche profondi in particolare per noduli manganesiferi e polimetallici, croste di alterazione ed esalativo-sedimentarie. In tutti gli sfruttamenti o valutazioni di riserve criterio di base è sempre quello economico e /o politico. Materiali avanzati Nella letteratura scientifica ed economica anglofona si fa spesso riferimento al termine “ore” indicando per lo più il materiale dal quale uno o più metalli possono essere estratti con profitto. Ultimamente il termine “ore” è stato esteso ai minerali ed alle rocce di interesse industriale cioè ai minerali e alle rocce di valore economico ad esclusione dei metalli dei combustibili fossili e delle gemme. Minerali e rocce di interesse industriale sono: 1) Minerali che hanno un interesse economico ed applicazioni industriali (ad esempio baritina, diamanti industriali etc) o come ossidi o altri composti ricavabili da essi 2) Rocce usate nell’edilizia o in altri processi costruttivi (graniti, calcari, sabbie e ghiaie, etc) anche come aggregati o tritumi 3) Rocce di particolare valore industriale (caolini,perliti, fosforiti, etc) Il termine “ganga” è usato per tutto il materiale (minerale rocce) che accompagnano i minerali o le rocce ricercate (ore). Nelle miniere spesso sono presenti impianti di separazione della ganga dal minerale o dalla roccia ricercata Classificazione delle risorse minerali ed energetiche Risorse di minerali non metallici E rocce industriali Risorse energetiche Metalli di largo consumo Fe, Al Minerali per fertilizzanti, Refrattari, Coloranti Feldspati solfo, nitrati, silicati etc Combustibili fossili Petrolio, carbone, gas Metalli di medio consumo Mn, Cu, Zn, Pb, Cr, Ni Materiali da costruzione Cemento, sabbie, ghiaie Vapore endogeno Metalli di basso consumo Co, Mo, Nb, etc Materie prime per la plastica Risorse di minerali metallici Le Risorse vengono classificate come: • Rinnovabili: risorse che possono essere ricostituite in breve tempo (mesi, anni, decenni). • Non rinnovabili: risorse create da processi che impiegano tempi molto lunghi per il loro rinnovo (millioni di anni). Alcune considerazioni economiche I metalli sono sempre stati considerati molto importanti dal punto di vista industriale ed economico tuttavia in molti casi i minerali di interesse industriali (esclusi i metalli) sono di gran lunga più significativi sia per volumi estratti sia economicamente L’estrazione di alcuni tra i più importanti metalli ha subito un brusco incremento dopo la seconda guerra mondiale. A partire dagli anni settanta si è avuto un rallentamento della richiesta di molti metalli in concomitanza con l’embargo OPEC sul petrolio. In questo caso il costo dei combustibili hanno favorito materie prime che richiedono meno energia per la loro produzione rispetto ai metalli. L’andamento dei consumi di metalli sembra avere un andamento ad onda e in alcuni casi la cresta è stata già raggiunta. I motivi per questa diminuzione della richiesta sono molteplici: l’uso di materiali di riciclo, la sostituzione con materiali ceramici o plastici, un utilizzo più oculato delle materie prime, etc. Alcune considerazioni economiche Negli stessi anni si è assistito ad un aumento considerevole nella richiesta e nella estrazione di minerali e rocce industriali. Alcune considerazioni economiche Cosa determina il prezzo dei metalli e dei minerali e delle rocce industriali a) La domanda può variare in tempi brevi per svariati motivi: un cambio nelle tecnologie può produrre delle forti variazioni nelle richieste di materie prime, ad esempio l’uso del titanio nell’industria aereo-spaziale ha prodotto una maggiore domanda. b) L’offerta si riferisce alla quantità di un bene che è offerta alla vendita per un dato prezzo in un determinato periodo di tempo. L’offerta può variare per diversi motivi: 1) cambiamenti dovuti a circostanze anomale come guerre o disastri naturali; 2) miglioramenti nelle tecniche di sfruttamento; 3) scoperta e sfruttamento di nuovi giacimenti. c) L’azione governativa può regolare il costo delle materie prime attraverso anche la creazione di riserve che hanno il compito di tamponare i prezzi. d) Il riciclo ha effetto sul prezzo, sull’ambiente e prolunga la vita delle risorse. L’energia necessaria per il riciclo è molto minore di quella richiesta per lo sfruttamento dei giacimenti (ad esempio nel caso dell’alluminio si ottiene un risparmio del 80% dell’energia elettrica). Nel caso dei minerali e rocce industriali il riciclo è molto meno importante. Principali momenti nella esplorazione e sfruttamento di un giacimento minerario 1) L’esplorazione mineraria: individuazione del giacimento 2) Studio di fattibilità: provare la attuabilità economica 3) Messa a punto della miniera: infrastrutture costruzione di tutte le 4) Sfruttamento: estrazione del minerale o della roccia dal terreno 5) Trattamento del minerale: frantumazione del materiale estratto, separazione del minerale utile dalla ganga 6) Fusione: ottenimento del metallo dai minerali utili 7) Raffinazione: purificazione del metallo 8) Marketing: spedizione del minerale, della roccia o del metallo ottenuto al venditore o alla manifattura finale Fattori importanti nel valutare i potenziali giacimenti a) Grado del giacimento: La concentrazione di un metallo in un giacimento è detto “grado” ed è espresso come percentuale o come parti per milione (ppm). La determinazione del grado di un giacimento è detto saggio (assay in inglese). Il grado minimo perchè un giacimento sia sfruttabile dipende da molti fattori economici e politici ed è detto cut off grade. I limiti del giacimento al di sotto del cut off sono detti “assay limits” e sono determinati attraverso lo studio di numerosi campioni Geostatistical simulation of Cu ore showing the model results at 1% Cu (green halos), 2% Cu (yellow halos) and 3% Cu (red hallows). Fattori importanti nel valutare i potenziali giacimenti Gli assay limits Caratteri chimici e fisici dei materiali estratti Sottoprodotti Mineralogia Granulometria Sostanza non desiderate Forma e dimensione del giacimento Fattori importanti nel valutare i potenziali giacimenti Gli assay limits sono determinati da considerazioni economiche e non si basano sulle strutture geologiche. Essi possono variare sulla base delle diverse condizioni economiche che determinano i valori del cut off grade. Quando i limite di cut off si abbassa le dimensioni del giacimento aumentano. La tendenza attuale è quella di un abbassamento dei valori del cut off ( grado minimo perché un giacimento sia sfruttabile). Figure is showing main mineralization zones on the Cieneguita project. Areas in red are exhibiting mineralization areas where grades is >1.5 g/t Au Fattori importanti nel valutare i potenziali giacimenti b) Caratteri chimici e fisici dei materiali estratti: nel caso dei minerali e rocce industriali il grado dei depositi è meno importante. I criteri per determinare se un giacimento è sfruttabile sono soprattutto i caratteri fisici e chimici dei materiali estratti. Un parametro importante è l’omogeneità del materiale estratto, in quei casi in cui i materiali sono eterogenei spesso si procede ad un mescolamento in modo da ottenere un prodotto più utilizzabile. Ad esempio i calcari provenienti da una cava possono essere utilizzati in diverse maniere a seconda delle loro proprietà: •Se sono puri dal punto di vista chimico possono essere usati per estrarre Mg dall’acqua di mare •Se il calcare ha una polvere bianca può essere usato come filler e opacizzante per la carta. Mg2+ viene fatto precipitare dall’acqua di mare grazie all’aggiunta di CaO (lime) prodotto per calcinazione di CaCO3. Mg(OH)2 insolubile è rimosso per filtraggio. L’attacco acido con HCl produce MgCl2 solubile che viene separato per evaporazione della soluzione con la formazione di MgCl2.1.5H2O, che è usata come carica di una cella elettrolitica che opera a 700 – 750 °C. La reazione della cella è: MgCl2 --> Mg(l) + Cl2(g) Il Mg prodotto è puro al 99.9%. Il cloro prodotto è convertito in HCl utilizzato per il processo suddetto. Fattori importanti nel valutare i potenziali giacimenti c) Sottoprodotti: in alcuni giacimenti il minerale estratto è accompagnato da altri minerali utili che quindi contribuiscono a stabilire il prezzo del materiale estratto. Ad esempio nelle miniere d’oro del Sud Africa viene prodotto anche una notevole quantità di uranio la cui vendita determina una diminuzione dei costi di estrazione dell’oro South Africa does not have any primary uranium producers, but does produce uranium oxide as a by product from some Witwatersrand gold mines. South Africa produced 900,765 kg of uranium oxide in 2003. Most of South Africa's production is sourced from the Moab Khotsong Gold mine operated by Anglo Gold. Uraninite is found associated with the auriferous Witwatersrand conglomerates as well as in carbonatitic intrusions such as Phalaborwa. Uraninite is also found associated with certain Karoo age sediments. The Witwatersrand conglomerates and tailings contain up to 80% of South Africa's resources, estimated at 284 000t of uranium. Fattori importanti nel valutare i potenziali giacimenti d) Mineralogia: le proprietà fisiche della forma mineralogica utile per l’estrazione di un metallo governano la facilità con cui il materiale viene estratto e raffinato determinando il valore del cut off grade. Ad esempio il nikel è più facilmente estraibile se in forma di solfuro piuttosto che come silicato; nel primo caso il giacimento è sfruttabile con un grado fino a 0.5% mentre se sono presenti silicati di nikel non è economico al di sotto del 1.5%. Nel caso di minerali industriali il problema può essere più complicato: la sabbia quarzosa usata per i vetri di alta qualità deve possedere Fe2O3 < 0.035% ma se il ferro è presente sotto forma di patine intorno ai grani può essere rimosso per attacco acido o per strofinamento e) Granulometria: il recupero è la percentuale di minerale utile presente nel materiale estratto che è recuperato nel concentrato. Le tecnologie attualmente disponibili non riescono a separare bene i minerali nella frazione granulometriaca ultra fine e quindi il recupero è sempre minore del 100% Fattori importanti nel valutare i potenziali giacimenti f) Sostanza non desiderate: la presenza nel materiale estratto o nei concentrati di alcuni minerali ricchi in elementi pericolosi per l’ambiente richiede un costo aggiuntivo; ad esempio in alcuni giacimenti di rame è presente come minerale accessorio la tennantite (Cu12As4S13) che durante la fase di fusione rilascia As con gravi pericoli per l’ambiente g) Forma e dimensione del giacimento: grandi giacimenti superficiali anche di basso grado possono essere sfruttati in maniera economica con scavi a pozzo mentre giacimenti formati da vene sotterranee richiedono metodi di estrazione più costosi con scavi sotterranei ASPETTI ECONOMICI DEI MINERALI INDUSTRIALI l’industria estrattiva italiana ha subito un pesante declino negli ultimi decenni. Tale declino ha riguardato i due settori trainanti e tradizionali dell'industria estrattiva: il settore metallifero, e il settore energetico. In Italia, agli inizi del 900, il numero delle miniere attive era all’incirca di un migliaio. Oggi la presenza sul suolo italiano di miniere nel settore minerario propriamente detto, si è ridotta drasticamente ad una ventina. Il numero degli addetti che avevano raggiunto la cifra di 100.000 negli anni 50-60, è scesa a 10.000 negli anni 80 e probabilmente di recente si è ridotta ancora I dati statistici sembrano indicare che l'industria estrattiva italiana stia scomparendo, ma in realtà la situazione è diversa. Il settore minerario tradizionale, quello di miniera, cui appartengono i minerali industriali, produce materiali che, in gran parte, sono utilizzati assieme ai materiali di cava nell'industria di trasformazione. Il settore dell'industria ceramica è un settore con una gamma di produzione vastissima (laterizi, piastrelle, materiali ceramici da tavola, porcellane, materiali per le attrezzature specialistiche ecc.) e consuma una quantità enorme di materie prime. Il settore delle piastrelle consuma 11 milioni circa di tonnellate di materie prime l'anno. I dati in questione sono rilevanti: il 70% dei minerali usati nei settori della ceramica e delle piastrelle sono di produzione nazionale. La produzione italiana di piastrelle ha superato i 600 milioni di metri quadri di prodotto. L’attività produttiva è concentrata prevalentemente nelle province di Modena e di Reggio Emilia, il cui export contribuisce positivamente alla bilancia commerciale italiana.
