Una muestra se define como una parte representativa de un todo, de forma que la proporción y distribución de la característica que se investiga (la ley generalmente), sean iguales en ambos.

Es la etapa mas importante pues constituye la base sobre la que se apoya el estudio de viabilidad técnico-económica. De ahí el interés de que las muestras se tomen en las debidas condiciones, no sólo en lo tocante a la representatividad del mineral recogido, sino también en lo que se refiere a su número, peso, lugar de la toma, proceso de reducción de peso, análisis, etc.

El tipo de muestra y su número dependen de diversos factores, como son:

El tipo de depósito mineral. La distribución del mineral y su tamaño de

grano. La etapa de la investigación en la que se

efectúa el muestreo. La accesibilidad a la mineralización. La facilidad para la toma de la muestra. El costo de la toma de la muestra.

Durante la etapa de investigación, el muestreo se efectúa, por ejemplo, para tomar y analizar los ripios o los testigos de los sondeos, lo que es necesario para evaluar la importancia y extensión de los niveles litológicos cortados por ellos, y acotar, de esta forma, los límites del depósito.

Durante la fase de explotación, el muestreo se utiliza para definir más exactamente los limites del yacimiento (techo y muro), y para conocer la ley en la potencia que es explotable, teniendo en cuenta no solo la zona mineralizada sino también su potencial dilución por incorporación de mineral de baja ley o de estéril durante el proceso de extracción. En esta situación el muestreo es mucho más intenso y debe permitir la definición de las leyes de los bloques o cuarteles de explotación, la delimitación de zonas con leyes marginales o estériles, la caracterización mineralúrgica de los minerales, la detección de minerales secundarios valiosos, etc. Adicionalmente puede usarse para investigar la presencia de nuevos campos de explotación accesibles, por ejemplo, desde minados subterráneos.

Una de las aplicaciones más importantes del muestreo en la fase de explotación, es el control de leyes en los frentes de arranque de la minería subterránea, en los bancos de las minas a cielo abierto o en las pilas de roca arrancada con objeto de llevarlas alternativamente a la escombrera o al concentrador.

CARACTERIZACIÓN DE LOS DEPÓSITOS MINERALES EN

RELACIÓN CON SU DEMUESTRE

La morfología y características intrínsecas de un depósito mineral tienen una importancia considerable en el tipo y densidad de su demuestre, así como en la cantidad de material requerido para un análisis representativo. A continuación se comentan algunos casos particulares.

La mena puede presentarse en grandes cristales, lo que requiere muestras de gran tamaño.

La mayor parte de los filones son estrechos comparados con la anchura de las labores de explotación y, por ello, susceptibles de tener una gran dilución y con ella, la forma de tomar la muestra.

El contacto mena/roca de caja normalmente es neto, aunque si la roca de caja tiene impregnaciones o filones subsidiarios puede ser necesario muestrear por fuera de los límites del filón.

Las leyes puntuales del filón son impredecibles y, por ello, las muestras deben tomarse poco espaciadas.

La variación de los indicadores de calidad (contenidos en cenizas, azufre y volátiles en el carbón, por ejemplo) es gradual.

El muestreo muchas veces está afectado por la presencia de capas de estéril intercalado.

La potencia de la capa mineralizada y de los niveles estériles cambia gradual y predeciblemente, excepto cuando se presentan perturbaciones tectónicas o procesos de disolución, lavado o erosión.

Las variaciones en vertical de los parámetros de calidad en las capas puede detectarse mediante un muestreo adecuado.

Son de gran tamaño, por lo que el muestreo debe efectuarse principalmente por sondeos rotopercutivos o rotativos con corona de diamantes y grandes mallas de perforación (100-150 m).

Las leyes son bajas y erráticas, lo que requiere que las muestras sean muy voluminosas. A veces, incluso tienen que extraerse de las zonas más someras, en zanjas, calicatas, pocilios, etc.

Pueden presentar zonas superficiales lixiviadas u oxidadas, zonas hipogénicas y zonas con enriquecimientos supergénicos.

La roca en la que se disemina el mineral útil puede cambiar de composición, lo que, a su vez, puede dar lugar a diferentes tipos de muestreo en función de sus características.

Para algunos son todas las operaciones que conducen a establecer los parámetros principales de un depósito mineral (potencia, ley, densidad, etc.).

Para otros es la toma de muestras propiamente dicha.

Son premisas para un buen muestreo: Que los elementos de la población sean relativamente

homogéneos para que un cierto número de ellos represente al colectivo.

Que unas muestras compensen a otras. Para ello deben recogerse en número suficiente y según un patrón que no favorezca la sobre o subestimación, es decir, que el muestreo sea insesgado.

Que sea preciso, minimizando el error de muestreo. En investigación minera en concreto, el muestreo debe: Dar a conocer la distribución espacial de las calidades. Conducir a la delimitación del yacimiento tanto en

horizontal como en vertical.

Un muestreo planificado correctamente debe contemplar los siguientes aspectos:

Método a seguir en la toma de muestras. Cantidad o peso de muestra a tomar en cada punto de

la toma. Lugar y frecuencia con que deben tomarse las

muestras.

Sistemático: las muestras se toman de forma regular en el espacio o en el tiempo. Conviene utilizar este tipo cuando no hay fluctuaciones periódicas o se van a utilizar técnicas estadísticas.

Aleatorio: las muestras están aleatoriamente distribuidas en el espacio o en el tiempo. Conviene utilizar este tipo con métodos estadísticos

Estratificado: las muestras se distribuyen en diversas poblaciones que en sí mismas pueden considerarse homogéneas (capas, estratos). Se muestrea cada una de ellas independientemente. Conviene utilizar este tipo cuando existen o pueden existir variaciones periódicas

DISEÑO DE UNA CAMPAÑA DE MUESTREO

En el diseño de una campaña de muestreo se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:

Método de muestreo. Sistema mecánico de extracción de las

muestras. Tamaño de la muestra. Red de desmuestre o número de

muestras a tomar

La toma de muestras es uno de los procesos más complicados en la evaluación de un depósito mineral, ya que de ella depende esencialmente la valoración que se haga del mismo.Los métodos de muestreo pueden dividirse en los siguientes grupos:

- Muestreo por puntos- Muestreo lineal- Muestreo volumétrico

•  Point o lump sampling

Es el método más sencillo. Consiste en la toma de muestras de 0,5 a 2 kg de peso del mineral con objeto de averiguar la ley de sus constituyentes individuales o de tener un conocimiento aproximado de sus características. Se emplea a veces cuando por alguna razón se desea tener una idea de los elementos que conforman la paragénesis, con fines mineralógicos especialmente. Se utiliza raramente debido a las peculiaridades de la toma de la muestra, que se elige selectivamente, y a la falta de rigor que este hecho supone cara a la representatividad de la muestra. En definitiva, el resultado del análisis puede satisfacer más una curiosidad personal del tomador de la muestra que aportar datos válidos del yacimiento. No obstante, algunos depósitos previamente desconocidos han sido descubiertos de esta manera

• Muestreo puntual (Pit o chip sampling)

Es un método utilizado fundamentalmente en minería subterránea aunque también se usa en las explotaciones a cielo abierto. Consiste en arrancar fragmentos o esquirlas de roca mineralizada, golpeando con un martillo manual o neumático en lugares regularmente distribuidos, de acuerdo con una malla o retículo pre-establecido. Existen diversas configuraciones de estas mallas que dependen de la morfología del yacimiento en el lugar de la toma de muestra.

La muestra se toma de una zona que puede ser un punto (en realidad un recinto más o menos cuadrado, de pequeño tamaño) o una banda horizontal que abarque la anchura total de la galería, del banco o del depósito (si es mas estrecho que aquellos). En este caso la muestra puede extraerse en la longitud completa de la banda o solo en determinados lugares de ella, espaciados regularmente.

Se debe procurar que los fragmentos extraídos tengan el mismo tamaño y estén repartidos uniformemente en el punto o banda seleccionado, lo que a veces es difícil cuando los minerales son de dureza muy diferente.

El riesgo de sesgar el muestreo es alto debido a la posible recolección de granos de tamaño distinto o a la ubicación de los puntos de toma de la muestra en zonas anormalmente enriquecidas. Precisamente para evitar esto último se recurre a la toma en puntos o bandas dispuestos según modelos geométricos pre-establecidos.

Las dimensiones de las mallas de muestreo no suelen sobrepasar 1x1 m. Los puntos de muestreo pueden ser recintos de 0,1x0,1 m de superficie. La anchura de las bandas es de 0,1 a 0,5 m. El peso de la muestra está comprendido entre 0,5 y 5 kg.

Este método puede utilizarse, con las precauciones adecuadas, para muestrear la mayor parte de los yacimientos, pero es especialmente apropiado para depósitos masivos

• Grab sampling 

Consiste en tomar una muestra de gran tamaño de la superficie de una pila de mineral arrancado en el frente (mediante perforación y voladura, por ejemplo). No obstante, con frecuencia, la parte superior de la pila no es accesible tras la voladura, lo que obliga a tomar la muestra de las vagonetas, camiones o cintas transportadoras que sacan el mineral de la mina, sea subterránea o a cielo abierto.

La precisión de este tipo de muestreo es, frecuentemente, muy baja y el sesgo elevado debido a:

La tendencia natural del muestreador a escoger los fragmentos más ricos de mineral.

La tendencia del mineral a concentrarse en la fracción fina. El material amontonado en las pilas, o transportado en vagonetas,

camiones o cintas no está suficientemente homogeneizado. El material se puede recoger de la superficie del acopio

correspondiente con criterios puramente visuales. Otro hecho que hay que tener en cuenta es que la cantidad de

muestra a tomar depende del tamaño de grano de los fragmentos mayores que contiene dicha muestra, lo que a veces obligaría a tomar cantidades de hasta 1.000 kg de roca, cosa que solo puede hacerse excepcionalmente.

Toma de muestra en el frente. Tras efectuarse la voladura, se acondiciona la pila si no es

suficientemente accesible por la parte superior. Se retícula la pila con un espaciado pre-seleccionado. Se toma una muestra superficial de cada nudo del retículo

o del centro de cada cuadrícula. Toma de muestra de un elemento de transporte.El procedimiento tiene los siguientes pasos: Se vacía el contenido de una vagoneta o camión en un

lugar plano apropiado, con solera de hormigón a ser posible, para evitar contaminaciones.

Se extiende el mineral en una capa delgada de espesor constante.

Se retícula la superficie del mineral extendido. Se procede a la toma de una muestra superficial en cada

nudo del retículo establecido. Las muestras se pueden analizar en cada nudo por

separado, integrándose los resultados posteriormente, o se engloban en una muestra general única. La cantidad de mineral que se toma es de 0,12 a 0,5 kg por muestra parcial y de 1,5 a 25 kg en total. La ventaja de este método es su rapidez.

BarrenosLos barrenos son los sondeos que se hacen en las explotaciones mineras con objeto de introducir en ellos los explosivos que fragmentan la roca. El análisis de los ripios obtenidos de los barrenos se realiza para el control de leyes en los frentes. La mejor recuperación se consigue cuando el fluido de barrido es el aire, y el barreno es vertical o muy inclinado y descendente, por lo que el método está especialmente indicado para las explotaciones a cielo abierto y aquellas de minería subterránea en las que se realizan tales barrenos. Donde se perforan horizontales, como es en el frente de las galerías, y con inyección de agua para eliminar la presencia de polvo en el aire, la recuperación no suele ser buena a pesar de los captadores diseñados al efecto, y desde luego es inferior a la obtenida en los barrenos verticales descendentes

Testigo continuo La muestra es continua, por lo cual se puede reconocer

completamente la zona mineralizada. El volumen de la muestra por unidad de longitud se mantiene

constante, lo que garantiza la homogeneidad de la muestra. El testigo se maneja con facilidad y puede estudiarse y

muestrearse con gran cuidado y detalle. El testigo proporciona información geológica, geotécnica y

mineralógica de calidad. Los problemas de contaminación son mínimos y se eliminan

lavando el testigo con agua, ácido diluido o disolventes industriales.

El sistema permite obtener muestras de calidad de lugares inaccesibles por otros métodos.

RipioLos ripios de perforación son los fragmentos de roca arrancados por la herramienta cortante situada en el fondo del sondeo que, tras ascender a la superficie arrastrados por el fluido de barrido, son recogidos en bolsas adecuadas con objeto, si es posible, de reconstituir la columna litológica atravesada por el sondeo, y/o tomar muestras de la roca o mineral.

Hay que tener presente que las muestras de ripio del fondo del sondeo pueden, y de hecho así ocurre con frecuencia, estar contaminadas con material arrastrado de las paredes del pozo en su ascenso. También existe un cierto grado de mezcla entre los ripios previo a su separación del fluido, especialmente si éste es aire, debido a la diferente densidad de las rocas perforadas y al régimen turbulento que reina en el anular. Por estas razones pueden llegar simultáneamente a la superficie granos de roca o minerales de distinta procedencia, y habrá que ser muy cuidadoso en la interpretación de los resultados deducidos del estudio de los ripios.

RanuradoConsiste en extraer la muestra de una ranura abierta en el mineral con martillo o maza y escoplo. La muestra debe tomarse orientada en la dirección de mayor variación de la característica a medir, normalmente la ley del mineral, cosa que suele ocurrir transversalmente al cuerpo mineralizado. No obstante, con cierta frecuencia, esta práctica no es posible debido a causas múltiples (contactos difusos, geometría compleja del depósito, etc.), por lo que es habitual realizar las ranuras horizontales (cuando el depósito buza más de 45°) o verticales (si buza menos de 45°). No existen prescripciones en cuanto a longitud, anchura y profundidad, aunque deben ser constantes para cada ranura. Generalmente se abren en toda la longitud (potencia) del depósito, con un ancho de 8-10 cm y una penetración de 1,5-3 cm.

CalicatasSe trata más de un sistema de aproximación al punto de toma de muestras que de un método de muestreo en sí. Consiste en la excavación, por medios manuales, mecánicos o mediante explosivos, de una zanja o pozo en los que queda expuesta una sección del criadero que permite la toma de muestras de un cierto volumen. La profundidad máxima alcanzable depende de la anchura de la excavación. Debido a lo superficial de estas labores, es normal encontrar la parte más alta de la roca alterada por meteorización y, por tanto, no apta para ser muestreada, lo que debe tenerse muy en cuenta para evitar errores de consideración.

Planar o layer samplingEs un procedimiento que se emplea en depósitos planares que tienen muy pequeño contenido en minerales útiles (platino, oro, cinabrio, casiterita, wolframita), la potencia uniforme y pequeña (5 a 10 cm) y una amplia superficie descubierta y accesible. El método consiste en muestrear simultáneamente en varios lugares mediante la extracción de muestras puntuales o longitudinales. Es un método lento y laborioso, raramente utilizado.

Muck samplingSe utiliza para muestrear rocas sueltas, por ejemplo, el mineral fragmentado por una voladura. El procedimiento consiste en establecer una malla regular, en cada nudo de la cual se toma una muestra del espesor total del apile o montón de roca volada, con objeto de no perder los materiales finos. Es, pues, similar al grab sampling con la particularidad de que se muestrea toda la potencia del material. Este método puede usarse solo cuando la roca fragmentada corresponde a la potencia del depósito. El número de muestras puede llegar a 50 si el mineral es muy heterogéneo. El método es rápido y barato.

Bulk sampling

Son muestras de hasta decenas de toneladas de peso que se utilizan para ensayos semi industriales. Suelen extraerse de testigos de gran diámetro, pozos, frentes de explotación, calicatas, etc.