Mineralurgia Del Cobre I

7/25/2019 Mineralurgia Del Cobre I

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2015

MINERALURGIA

DEL COBRE I


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3Saber, Saber hacer, Saber ser

Mineralurgia del Cobre I

TABLA DECONTENIDOS

INTRODUCCION ................................................................................................................................ 5

1. CONCEPTOS GENERALES ......................................................................................................... 7

2. MINERA Y MINERALOGA DEL COBRE ..................................................................................... 15

3. METALURGA DEL COBRE ......................................................................................................... 21

4. PIROMETALURGIA DEL COBRE ...................................................... ........................................... 27

5. HIDROMETALURGIA DEL COBRE ................................................... ........................................... 31

6. PRODUCCIN DE COBRE EN EL PER Y EL MUNDO .................................................................33

7. PROCESOS HIDROMETALRGICOS DEL COBRE ........................................................................ 35

8. OBTENCIN DEL COBRE MEDIANTE PROCESOS DE CONCENTRACIN Y PIROMETALRGICOS ...... 45


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l cobre es un mineral que se encuentra presente en la corteza terrestrecomo minerales de sulfuro de cobre-hierro y sulfuro de cobre,

e.g Calcopirita (CuFeS2), bornita (Cu5FeS4) y chalcocita (Cu2S).La concentracin de este mineral en los yacimientos es baja. Para laminera superficial es de 0.5 % Cu y de 1 a 2 % Cu para la minerasubterrnea. El metal puro de cobre es producido de estos mineralespor procesos de concentracin, fundicin y refinacin.

El cobre tambin est presente en forma de minerales oxidados comocarbonatos, xidos, hidrxido-silicatos, sulfatos. El cobre metlico esusualmente producido de estos minerales por mtodos hidrometalr-gicos. Cabe mencionar tambin que por hidrometalurgia se produce

cobre metlico de la chalcocita Cu2S. Un tercer grupo de extraccindel cobre se realiza por reciclado.

En cobre es un metal muy importante por sus usos y aplicaciones espor eso la importancia de su extraccin. En el presente manual setrataran temas relacionados a la metalurgia del cobre.

INTRODUCCIN

E


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CAPTULO

1CONCEPTOS

GENERALES

1.1 EL COBRE.

1.2 ETIMOLOGIA.

1.3 HISTORIA.

El cobre es un metal noble relavamente abundante y de bajo costo. Fue encontrado desde los primeros

das de la raza humana y es en la actualidad uno de los metales no ferrosos ms usados. Es un material lpara una gran variedad de aplicaciones debido a sus propiedades sicas y qumicas, tales como resistenciamecnica, formabilidad, facilidad de unin, alta conducvidad trmica, resistencia a la corrosin y una altaconducvidad elctrica. Se usa para formar aleaciones como el latn y el bronce.

De acuerdo con la mitologa, el Dios Venus naci en la isla Mediterrnea de Cyprus, anguamente (griego) donde el cobre fue explotado. En empos de los inicios de los romanos fue nombrado como cyprium,despus llamado coprum. Este nombre es el origen de cooper y de la palabra en otros lenguajes, e.g. cobreen espaol y portugus, cuivre en Frances, Kupfer en alemn.

1. HISTORIA DEL COBRE EN EL MUNDO

Los primeros metales encontrados por el hombre Neoltico fueron el oro y el cobre. Algunos autoresconsideran al cobre navo como el primer metal ulizado por el hombre. Posteriormente la plata y el hierrode meteoritos. Se presume que los primeros hallazgos de cobre fueron hace nueve mil aos y fue cerca de la

regin de Konya al sur de Anatolia (Turqua).

7000 A.C. Anatolia

4000 A.C. Egipto, Mesopotamia, Palesna, Iran y Turkeystan

3000 A.C. Argelia, India

2600 A.C. Cyprus

2500 A.C. Iberia, Transcaucasis y China

2200 A.C. Europa Central

2000 A.C. Islas Britnicas

1500 A.C. EscandinaviaAos de ulizacin del cobre en el Viejo Mundo


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8 Saber, Saber hacer, Saber ser


La experiencia emprica durante miles de aos ha conducido a un conocimiento asombroso de las operacionesmetalrgicas del cobre, entre ellas:

El cobre nativo estaba endurecido a martillazos (trabajado en frio) y suavizado por calentamiento

moderado (endurecimiento por calor). Calentando a altas temperaturas (carbn vegetal y fuelle) que hizo posible la fundicin de piedras, arcillas

y por ulmo metal se produjo cobre fundido. Similar tratamiento de mineral de cobre visiblemente oxidado se form metal de cobre. Se trat minerales de cobre sulfurados (calcopirita) sin embargo no se obtuvo cobre metlico pero si

mata de cobre. El bronce (aleacin de cobre) fue obtenido de minerales complejos, la edad de Bronce comenz cerca

2800 A.C. Latn (aleacin cobre-zinc) fue conocido por los 1000 A.C.. ampliamente usado en la era delImperio Romano. Durante la edad Media la minera y benecio de los metales se expandi desde Alemaniapara el resto de Europa.

Independiente de Europa en Amrica se uliz el cobre para hacer utensillos (Norteamrica) en empos

de Cristo. Tambin es importante sealar la habilidad en el manejo del cobre que tuvieron en Per 500D.C. los incas que trabajaron con mineral de cobre sulfurado.

Alrededor de 1500 Alemania fue en el mundo el lder en la produccin de Cobre. En 1800 Inglaterra fueganando el primer puesto. Cerca de 1850 Chile empez a ser el ms importante productor de cobre, enla actualidad ocupa el primer puesto.

En la siguiente Tabla se observa como la produccin de cobre se incrementa desde 1700 a 1984.

Tabla 1.2: Produccin minera a nivel mundial de Cobre

Ao Produccin 1000 Tn Ao Produccin 1000 Tn

1700 9 1960 4200

1800 17 1965 5000

1850 57 1970 6400

1900 450 1975 7300

1950 2500 1980 7900

1955 3100 1984 8100

2. HISTORIA DEL COBRE EN EL PERU

Uno de los artefactos de cobre ms anguo que sehaya conocido en nuestro pas data en la poca enque la agricultura se vuelve sedentaria y el hombreanguo ene empo para producir y mejorar entrecosecha y cosecha nuevos utensillos. Se trata de unpedazo de cobre laminado que probablemente colgde un collar u otra pieza de joyera. Esta pieza es dealrededor del ao 50 de nuestra era y fue encontradaen Moquegua. El hombre no slo conoce la agricultura,conoce la cermica y la orfebrera y tambin construyeviviendas y templos.

Pieza en cobre laminado anguo Per


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Posteriormente debido a las guerras por la tenenciade la erra y del agua se perfeccionaron las armas.Se forma una clase dirigente que entre muchas cosasuliza vesdos y ornamentos que la disnguen como

tal. A esta etapa se le conoce con el nombre deperiodo formavo. Poco a poco aprendi a trabajarcon metales, pas de procedimientos poco elaboradosde metalurgia a destrezas que perfeccionaran en etapasposteriores.

Entre las evidencia del trabajo en cobre tenemos en Chongoyape Lambayeque, de clara inuencia Chavny los de la cultura Vicus Chulucanas, Piura- que trabajaron especialmente el cobre, el oro y el cobre doradocon la tcnica llamada Mise que consisa en atacar la superficie de una aleacin de cobre y oro mediante

cidos que extraan del jugo de plantas que corroan el cobre dejando intacto el oro. Caracteriza a la metalurgiade esta cultura los pectorales de cobre dorado, provista de abundantes colgajos.

Ms soscada an es la metalurgia Fras Ayabaca, Piura. Al trmino del periodo formavo empieza elapogeo cultural. Las culturas que pertenecen a esta poca son: Mochica, Nazca, Tiahuanaco y Huari. LosMochicas, notables alfareros, heredaron una magnca tradicin metalrgica de sus antepasados los Vicus.Los Nazca, famosos por el cromasmo y el extraordinario brillo de su cermica, as como el gran desplieguede colores de su tapicera tuvieron manifestaciones arscas metalrgicas aunque fueron ms pobres encomparacin con la tradicin nortea.

ILO

OMOCHIRIBAYA

SITIO ANILLOOCENOP

ACFICO

CUEVA DETOQUEPALA

TUMILACA

MOQUEGUAASANA

LAGUNASUCHES

CHEN CHEN

WAWAKIKI

CARRIZAL

KILOMETRO 4

TRAPICHE

HUARACANE

ESTUQUIA

CERRO AZUL

Mapa de Culturas del anguo Per

La Cultura Tiahuanaco y Tiahuanaco-Huari abarcaron la zona del Anplano hasta la zona de Ayacucho y deah amplan su zona de inuencia hasta el norte del Per, en periodos histrico sucesivos. Entre los aos 500a 700 de nuestra era, orecieron los metalurgistas de Tiahuanaco. Aleaban el cobre con estao para fabricar

bronces duros y resistentes, as como piezas fundidas con finos detalles. Fundieron barras especiales decobre que ulizaron para asegurar piedras gigantescas de edicios especialmente imponentes.


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Luego fue la hegemona de los Huari, de ellos nos queda entre otras cosas una porra de cobre, la primeraarma de metal, ulizada para la defensa de Cerro Bal Moquegua. Posteriormente vinieron las culturastardas entre las que destaca la cultura Chim. Ellos fueron diestros en la metalurgia del cobre as como la deloro y la plata. Los trabajos Chim en metales fueron el principal bon de los Incas. El cronista Pedro Cieza de

Len cuenta que los artesanos Chim fueron llevados hasta el Cuzco porque eran los ms hbiles para labrarmetales. As tambin fueron los hombres de la cultura Lambayeque (el Seor de Sipn pertenece a estacultura) quienes perfeccionaron la tcnica de elaboracin de lminas.

Ellos tuvieron magistral dominio sobre una aleacin de cobre con oro conocida con el nombre caribe de

tumbaga. La siguiente civilizacin importante fue la de los Incas cuyo dominio lleg por el Norte hasta

Colombia y por el sur hasta Chile. Los Incas no hicieron modicaciones en la metalurgia. No obstante se explot

ms mineral. Haba grandes centros incaicos de fundicin y hasta ah traan los metales, desde donde

estuvieran. El trabajo de la minas era reglamentado por las Mitas que eran de 4 meses al ao. Por esta

razn el cobre tuvo un uso generalizado. La explotacin fue intensa y se uliz abundante mano de obra.

Esta se efectuaba a tajo abierto. Tambin hubo minera subterrnea pero en mucho menor escala porqueslo se trabajaba con la luz del da. El benecio de la vetas se realizaba a golpe de mazos de piedra y conayuda de cuas de madera; tambin se valieron del fuego. La trituracin se haca en morteros y batanes y laconcentracin por medio de agua corriente que terminaba en recipientes especiales. La fundicin se reali-zaba en hornos o Huayras (que signica viento en quechua) para aprovechar la fuerza natural del viento. Noquedan vesgios de estas Huayras, pero las conocemos a travs de los cronistas de la Conquista. El cobre enestado natural ocurre pocas veces en supercie; fue ms comn encontrarlo en Menas de cobre salicitado,carbonatado y oxiclorurado. Asimismo los Incas trabajaron bien el bronce al que llegaban por medio de dosaleaciones: cobre con estao y cobre con arsnico. Se uliz cobre para fabricar hachas, cinceles, cuchillera,bolas para barretas, espejos, agujas etc. Cuando llegaron los espaoles cambi la actud hacia los metales,una irreconciliable de la otra, porque para unos el metal tena valor econmico para otros era sagrado y

ulitario. En Espaa se dio gran importancia al oro y la plata y olvidaron del cobre. Sin embargo fue este metaly sus aleaciones el que mayor importancia tuvo en el mundo andino y no slo desde el punto de vista ulitariosino tambin social y cultural. En la cultura andina, el color oro, y no el oro era importante, tal como se puedecomprobar desde Chavn hasta las postrimeras del imperio incaico.

Con el advenimiento de la Repblica viene una etapa de luchas por el poder que dura casi toda la segundamitad del siglo XIX. Ya en este siglo resurge la minera especialmente la del cobre. Pero esta ya es historiaconocida. Se instalan grandes empresas para la explotacin del cobre, comprometidas con el desarrollonacional y que aplicando tecnologa de punta han hecho del cobre el producto de mayor importancia para elpas. Hoy, el cobre ene mlples aplicaciones por las indiscubles ventajas comparavas respecto de otrosmateriales y de nuevas tecnologas. El cobre sigue teniendo una aplicacin util itaria pero ya no se fabrican

porras para la guerra u orfebra para un gran Seor. La industria del cobre ha desarrollado y seguir hacindolo,porque entre el cobre y el hombre peruano hay, como hemos visto, un compromiso ancestral.

1.4 PROPIEDADES Y USOS IMPORTANTES

1. PROPIEDADES FSICAS

El cobre es un metal que se caracteriza por ser pesado, duro e inerte. El cobre pertenece a los metales detransicin que aparecen como pepitas puras, a la inversa de otros metales que no se encuentran nunca libres

en la naturaleza.


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SIMBOLO Cu

COLOR Rojizo

PESO ESPECIFICO 8,92 (g/ml)

FUSION DE TRABAJO 1115C a 1200C

PESO ATOMICO 63,57 (g/mol)

TEMPERATURA DE EBULLIC. 231C

NUMERO ATOMICO 29 tomos

VALENCIA 1 y 2

DUREZA 2 a 3 en la escala de Morhs

DUCTIBILIDAD Muy dcl. Se reduce a hilos delgados

MALEABILIDAD Lminas de dimetro mnimo

CONDUCTIBILIDAD Excelente conductor de electricidad

El cobre es un metal rojo, dcl, maleable, tenaz, de

manera que se puede estirar en hilos en dimetro

hasta de 0.03 mm y extender en lminas muy

delgadas que permiten el paso de rayos luminosos,

que por transparencia lo hacen parecer verde. Es

buen conductor de la electricidad y cuando se le ota

exhala un olor parcular.

A temperaturas cercanas a su punto de fusin es tan

frgil que puede pulverizarse.

Enfriando lentamente un trozo calentado se vuelve quebradizo.

El cobre es inalterable en atmsfera de aire seco, pero si se pone al aire hmedo que contenga CO2, se cubrede una capa verde de hidrxido bsico de cobre, denominada platina, que protege al metal de ataquesulteriores. Calentando en presencia de aire se cubre con una capa negra de xido cprico.

Los alambres aislados constuyen el uso ms importante. Estos alambres se usan para la fabricacin de gran-des generadores o como cables de dimetro inferior a 0.014 mm, usados en relojes elctricos.

Los usos ms comunes en el hogar, son las instalaciones de agua potable, las instalaciones sanitarias y arte-factos elctricos, tales como tostadoras, refrigeradores, les de cocina, etc. La electricidad nos llega a travsde cables de cobre.

El cobre se encuentra en candades relavamente grandes; por lo tanto, nunca llega a ser demasiado escaso.Su extraccin y procesamiento permieron su ulizacin ya en pocas prehistricas. No desata pasiones arro-lladoras, como el oro y la plata, pero es esencialmente l. En sntesis: un metal modesto y servicial.

ALTA CONDUCTIVIDAD ELCTRICA:El cobre es el mejor conductor de la electricidad. nicamente la plata le supera ligeramente, lo que lo convierteen el metal ms usado en el transporte o conduccin de la energa elctrica.


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ALTA CONDUCTIVIDAD TRMICALa baja resisvidad del cobre, en conjunto con su resistencia a la corrosin, permite su aplicacin en diversos

productos, como por ejemplo, tubos para intercambiadores de calor.

DUCTILIDADUna de las propiedades sicas ms importantes del cobre es su duclidad, que le permite alargarse y esrarse.

MALEABILIDAD

El cobre ene muy buena capacidad para ser deformado en fro y en caliente mediante procesos tales como:

laminacin, extrusin, forja. La maleabilidad del cobre le permite formar lminas muy delgadas para

aplicacin de cubiertas de techumbre.

ALTA CAPACIDAD DE ALEACIN METLICA

El cobre puede mezclarse con otros metales formando aleaciones de cobre que mejoran las propiedades delcobre (resistencia mecnica, maquinabilidad), en aplicaciones especcas.

PROPIEDADES BACTERICIDASEl cobre ejerce una accin bactericida o anmicrobiana sobre bacterias que representan diversas posibilidades de

contaminacin tanto de origen humano como ambiental. El contacto permanente de nuestras manos con

accesorios de cobre o sus aleaciones (pasamanos, barras, griferas, etc.) protege en forma natural de

microorganismos patgenos no visibles al ojo humano.

COLOR CLIDO

El color clido del cobre, sin equivalente entre los dems metales, exceptuando el oro, lo hace apto para la

decoracin y el arte.

Adems la supercie del cobre expuesta al ambiente adquiere colores que van desde el dorado al verde

plido, pasando por tonos de caf. Estas coloraciones se forman naturalmente con el paso del empo y de

acuerdo a la calidad atmosfrica de cada localidad.

RESISTENCIA AL FUEGOEl cobre, por su elevada temperatura de fusin (1083 C) es resistente al fuego y los productos de cobre pre-

sentarn un retardo importante frente a los otros materiales.

ES UN ELEMENTO BSICO PARA LA VIDA ANIMAL Y VEGETAL

El cobre pertenece al grupo relavamente pequeo de los elementos metlicos que son esenciales para la

salud humana y que se requieren para un proceso metablico normal. El cuerpo del adulto conene entre 1,4

y 2,1 mg. de cobre por Kg. de peso, candad que es imprescindible para el bienestar de la persona.

EL COBRE ES UN MATERIAL MUY RECICLABLE

El reciclado del cobre y de sus aleaciones como parte de ahorro en la produccin se ha praccado durante

siglos. El precio del metal reaprovechado es tan slo 10% inferior al del metal primario.


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PROPIEDADES MECNICAS

Propiedades mecnicas del Cobre

Propiedades Unidades Cobre en caliente (blando) Cobre trabajado en frio (duro)Mdulos elscos Gpa 100-120 120-130

Cizallamiento modular Gpa 40-45 45-50

Coeciente de Poisson 0,35

Resistencia de tensin Mpa 200-250 300-360

Rendimiento de fuerz Mpa 40-120 250-320

Elongacin % 30-40 03-may

Dureza de Brinell (HB) 40-50 80-110

Dureza de Vickers (HV) 45-55 90-120

Dureza de Scratch 3

2. PROPIEDADES QUMICAS

En la Tabla peridica, el cobre est ubicado en el periodo 4 y subgrupo IB (junto al Oro y la Plata), porconsiguiente se comporta como un pico metal de transicin. Su estado de oxidacin es +1 a +4.

A bajas termperaturas, el cobre(II) es el estado ms estable, pero sobre los 800C predomina el cobre (I).

CORROSIN:

PROPIEDADES BACTERICIDASEl cobre ejerce una accin bactericida o antimicrobiana sobre bacterias que representan diversasposibilidades de contaminacin tanto de origen humano como ambiental. El contacto permanente denuestras manos con accesorios de cobre o sus aleaciones (pasamanos, barras, griferas, etc.) protege enforma natural de microorganismos patgenos no visibles al ojo humano.

GRAN RESISTENCIA A LA CORROSINEl perfecto estado de conservacin de artefactos de cobre de varios siglos de angedad demuestra elexcelente comportamiento del cobre frente a la corrosin por agentes atmosfricos. Esta resistencia sedebe a la formacin sobre la supercie del metal de un compuesto a la vez insoluble, impermeable y muy

adherente que lo protege de toda oxidacin posterior.


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Notas:


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CAPTULO

2MINERA Y MINERALOGA

DEL COBRE

2.1 CONCEPTOS BSICOS

Mina:Son los yacimientos explotados por el hombre.

Yacimiento:Se dene al conglomerado o capas formada por menas.Cuando se analiza un yacimiento se debe tener en cuenta cuales son los minerales econmicamente explota-bles y cuales no lo son. En minera se denomina estril a la roca de caja o circundante que debe ser separadade la mena para la explotacin del yacimiento.

Tipos de Yacimiento:Los yacimientos en general, se pueden clasicar en tres grupos principales:

Vetas:Yacimiento compuesto por un cuerpo mineral de forma alargada, limitado por planos irregularesde rocas denominadas encajonantes . Generalmente la veta es vercal.

Cuando el cuerpo mineral aparece tendido o echado se le llama manto . Las vetas constuyen el po

de yacimiento ms comn en nuestro medio, ejemplo yacimientos polimetlicos.

Diseminado:Se llama as al cuerpo mineral que aparece en forma de hilos que atraviesan la roca en todasdirecciones, o bien como puntos o motas de mineral que cubren grandes extensiones, ejemplo yacimientoscuprferos de Toquepala, Cuajote y Cerro Verde.

Aluvial: Es un yacimiento formado por el transporte de gravas, limo y minerales pesados de diferentesformas y tamaos, que estn depositados en las arenas o lechos de los ros o mares. Generalmente sonde oro, tungsteno y tanio. Como ejemplos de estos yacimientos se enen los lavaderos de Sandia enPuno, de Pallasca en Ancash y los de Madre de Dios.

Mena: Se llama MENA a una asociacin de minerales a parr de la cual se obenen uno o ms metales deforma econmicamente favorable y al resto de mineral constuido por las impurezas.Se habla de mena, cuando el mineral es de contenido metlico comercial

Mena = Mineral econmico + Ganga

Indisntamente se acostumbra idencar como mena y mineral al material que ingresa a una Planta detratamiento.

La MENA es la sustancia mineral de la que se pueden extraer, con benecio econmico, sus componentesles. sta se divide en minerales de mena, separndolos de los que no enen valor econmico, ganga.

Especie Mineralgica: Se dene como un slido homogneo, que puede ser un metal un compuesto, con

estructura interna ordenada, de origen natural e inorgnico, y con composicin qumica denida (pero variabledentro de ciertos lmites)


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Ganga: Comprende a los minerales que acompaan a la mena, pero que no presentan inters minero enel momento de la explotacin. Ejemplos frecuentes en minera metlica son el cuarzo y la calcita. Convieneresaltar que minerales considerados como ganga en determinados momentos se han transformado en menasal conocerse alguna aplicacin nueva para los mismos.

Ley del Mineral: El termino ley indica el contenido relavo de un determinado elemento o radical qumicoen una mena, concentrado, cola o mineral in situ. Se expresa en porcentaje, gramos por tonelada o gramospor metro cbico.

Ley media: Es la concentracin que presenta el elemento qumico de inters minero en el yacimiento. Seexpresa como tantos por ciento, o como gramos por tonelada (g/t) (equivale a partes por milln, ppm)u onzas por tonelada (oz/t).

Ley de corte o cut-of:Es la concentracin mnima que debe tener un elemento en un yacimiento paraser explotable, es decir, la concentracin que hace posible pagar los costes de su extraccin, tratamiento ycomercializacin. Es un factor que depende a su vez de otros factores, que pueden no tener nada que vercon la naturaleza del yacimiento, como por ejemplo pueden ser su proximidad o lejana a vas de transporte,avances tecnolgicos en la extraccin, etc.

Subproductos (o by-products):Suelen ser minerales de inters econmico, pero que no son el objetoprincipal de la explotacin, si bien aumentan el valor econmico de la produccin: por ejemplo, el Cd o el Hgcontenido en yacimientos de sulfuros con altos contenidos en esfalerita, o el manganeso contenido en losprdos cuprferos.

Mineral o elemento contaminantes: Se denomina as a los minerales portadores de elementos nodeseados en los concentrados por ser causa de casgos econmicos en la comercializacin y que en algunos

casos pueden ser causa de la no explotacin del yacimiento. Estos elementos son principalmente Arsnico,Anmonio, Mercurio y Bismuto.

Reservas: Candad (masa o volumen) de mineral suscepble de ser explotado. Depende de un gran nmerode factores: ley media, ley de corte (ver ms abajo), y de las condiciones tcnicas, medioambientales y demercado existentes en el momento de llevar a cabo la explotacin. Se complementa con el concepto deRecurso, que es la candad total de mineral existente en la zona, incluyendo el que no podr ser explotadopor su baja concentracin o ley.

Estril:Corresponde a las rocas que no conenen mineral o lo conenen en candades muy por debajo de laley de corte. No suele corresponder con la ganga, que como se indica antes, son los minerales acompaantesde la mena.

2.2 MINERALOGA DEL COBRE.

Ms de 200 minerales conteniendo cobre, pero cerca de 20 son importantes como minerales de cobre. Tabla2.1. El mineral de cobre se encuentra en las rocas principalmente formando combinaciones con el oxgenoy el azufre, adems de estar asociado con el erro, silicio, tambin puede encontrarse como metal purodenominado cobre navo, Cu.

El cobre se encuentra en la naturaleza como hidrocarbonatos, en la malaquita CuCO3Cu(OH)2, y en la azurita,

como xido cuproso en la cuprita, y formando sulfuro de cobre en la calcosita y en parcular en la calcopirita.


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2.3 CLASIFICACIN DE LOS MINERALES DE COBRE

Mineral Formula Copper Crystal System Density. g/cm

Nave copperChacociteDigeniteCovelliteChalcopyriteBornitaTennantaTetraedritaEnargitaBournonitaCupritaTenoritaMalachite

AzuritaChrysocollaDioptasaBrochantaAntleritaChalcanthiteAtacamita

CuCuSCuSCuSCuFeSCuFeS / CuFeSCuAsSCuSbSCuAsSCuPbSbSCuOCuOCuCO -Cu(OH)

2CuCO -Cu(OH)CuSiO -nHOCu(SiO)6HOCuSO 3Cu(OH)CuSO 2Cu(OH)CuSO SHOCuCl 3Cu(OH)

599.9279.978.066.534.6

55.5-69.742-5230-4548.413.088.879.957.5

55.330-3640.356.253.825.559.5

cubicorthorhombic

cubichexagonaltetragonaltetragonal

cubiccubic

orthorhombicorthorhombic

cubicmonoclinicmonoclinic

monoclinic(amorphous)

rhombohedralmonoclinic

orthorhombictriclinic

orthorhombic

8.95.5-5.8

5.64.7

4.1-4.34.9-5.34.4-4.84.6-5.14.4-4.55.7-5.9

615

6.44.0

3.81.9-2.3

3.34.03.9

2.2-2.33.75

Minerales de cobre ms importantes.

El cobre se encuentra en la naturaleza en numerosos minerales y en diversas combinaciones con otros ele-mentos. Se conocen cerca de 165 pos de minerales de cobre, sin embargo, solo alrededor de doce son im-portantes y 6 son la base del 95% del cobre extrado en el mundo.

Cobre navo

Es aquel que se encuentra sobre las cortezas terrestres y a niveles explotables por el hombre.

Minerales oxidados

Son aquellos minerales que se encuentran sobre la corteza terrestre o muy cerca de ella, son de coloracinvariada y son fcilmente atacados por soluciones cidas. Son formados por la accin del oxgeno atmosfricoy acciones de po qumica. Algunos de ellos son la cuprita Cu2O, tenorita CuO, malaquita CuCO3.

Minerales sulfuradosEstos minerales se encuentran a una mayor profundidad, en este caso el mineral va combinado con azufrey otros metales. Son denominados insolubles ya que son resistentes al ataque de cidos pero enen comocaractersca su capacidad de otacin que es ocupada para separarlos en los procesos de extraccin. Entreestos se encuentra la calcopirita CuFeS2, calcocita Cu2S, y la covelita CuS.

Minerales mixtos

Otra clasicacin es la de minerales mixtos que es una combinacin de los minerales mencionados anteriormente.


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Sulfuros hipgenoscalcopirita pirita

Zona primariao hipgena

Zona enriquecida

Zona de xidos

Gassan

Supercie

Zona oxidada

Zona de sulfuroshipogenos

zona lixiviada esteril

xidos e hidrxidosde hierro

xidos supergenosde cobre

Sulfuros supergenoscalcosina, covelina

Cementacin

Perl supergeno pico de un depsito con mineralizacin primaria decalcopinta - pirita y cuarzo (Ej. Pordo cuprfero).

Nivel de aguasSubterrneasZona de sulfurosSupergenos

Perl supergeno pico de un depsito con mineralizacin primaria de calcopirita pirita y cuarzo PRFIDO CUPRFERO

ZONAS MINERALIZADAS DE UN YACIMIENTO

El mineral de cobre se presenta en prdos, en el borde de las grandes cadenas montaosas. En los prdos

pueden disnguirse tres grandes zonas claramente diferenciadas:

Zona lixiviada u oxidada con una ley de cobre inferior al 0,5%. Zona de sulfuros secundarios con leyes de cobre entre 1-5%. Zona de sulfuros primarios con una ley del 1%.

MINERALES IMPORTANTES DE COBRE

CARACTERIZACIN

Mineral Formula % Cu Color Sp. Gr. Dureza

NATIVO

COBRE NATIVO Cu 100 Rojo 8.8 2.8

OXIDOS

CUPRITA

TENORITA

MALAQUITA

AZURITA

CRISOCOLA

CALCANTINA

Cu2O

CuO

CuCO3.Cu(OH)

2

2CuCO3.Cu(OH)

2

CuSiO3.2 H

2O

CuSO4.5H2O

88.8

79.8

57.3

55.1

36.0

25.4

Rojo

Gris

Verde

Azul

Verde

Azul

6.0

6.1

4.0

3.8

2.1

2.2

3.8

3.5

3.8

3.8

2.2

2.5


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SULFUROS

CALCOCITA

COVELITA

BORNITA

TENANTITA

ENARGITA

TETRAHEDRITA

CALCOPIRITA

Cu2S

CuS

Cu5FeS4

3Cu2S.As

2S

3

Cu3AsS

4

3Cu2S.Sb

2S

3

CuFeS2

79.8

66.4

63.3

57.5

48.3

52.1

34.5

Gris

Azul

Rojo violeta

Gris

Gris

Gris

Amarillo

5.7

4.6

5.0

4.4

4.5

4.8

4.2

2.8

1.8

3.0

3 a 4.5

3

3 a 4.5

3.5 a 4

PRODUCCIN MINERA METLICA DE COBRE EN EL PER 2001TONELADAS DE COBRE FINO

EMPRESAS MINERAS APORTE: %

1 SOUTHERN PERU COPPER CORP.SUC.DEL PERU

2 COMPAA MINERAIA ANTAMINA S.A.

3 BHP BILLITON TINTAYA S.A.

4 SOCIEDAD MINERA CERRO VERDE S.A.A.

5 DOE RUN PERU S.R.LTDA.

6 COMPAA MINERA CONDESTABLE S.A.

7 COMPAA MINERA RAURA S.A.

8 COMPAA MINERA ATACOCHA S.A.

9 VOLCAN COMPAA MINERA S.A.A.

10 EMPRESA MINERA YAULIYACU S.A.

11 PAN AMERICAN SILVER S.A.C. MINA QUIRUVILCA

12 EMPRESA MINERA.ISCAYCRUZ S.A.

13 COMPAA MINERA MILPO S.A.

14 MINERA COLQUISIRI S.A.C.15 EMPRESA MINERA.DEL CENTRO DEL PERU S.A.

16 SOCIEDAD MINERA EL BROCAL S.A.

17 SOCIEDAD MINERA CORONA S.A.

18 COMPAA MINERA SANTA LUISA S.A.

19 COMPAA MINERA HUARON S.A.

20 SOCIEDAD MINERA.AUSTRIA DUVAZ S.A.

21 OTROS

47.46

22.43

11.80

10.62

2.29

1.24

0.84

0.40

0.39

0.36

0.26

0.23

0.22

0.190.18

0.18

0.17

0.15

0.15

0.14

0.41


20/48

Notas:


21/48


CAPTULO

3METALURGA

DEL COBRE

3.1 CONCEPTOS BSICOS

METALURGIA

Ciencia que estudia la obtencin de los metales a parr de los minerales que los conenen.

Proceso o conjunto de procesos por el cual se extrae el metal correspondiente de un mineral metlico. Puedeser por tostacin (caso de los sulfuros: HgS + calor + O2 -> Hg + SO2), tambin puede ser por fundicin delos concentrados de cuprferos, a temperaturas superiores a 1000C, para producir mata de cobre y escoriadenominndose entonces pirometalurgia, o por va hmeda (CuCO3 + H2SO4 -> CuSO4(soluble); a su vez elCuSO4 se descompone electrolcamente: CuSO4 + 2e -> Cu + SO4); este po se denomina hidrometalurgia;otra posibilidad es conar este proceso a la accin de bacterias, y se denomina entonces biometalurgia.

PROCESAMIENTO DE MINERALESEs el conjunto de operaciones y procesos fsico-qumicos que se aplican a la mena, con el objeto de

incrementar su ley mediante la separacin ganga-mineral en un sistema slido-slido y/ slido-lquido,tal que el metal contenido en el concentrado pueda ser extrado mediante fundicin y/o refinacin,en condiciones tcnicas y econmicas ventajosas. Para realizar este proceso se aprovechan las propiedadessicas y qumicas de los minerales. La concentracin debe realizarse cerca de la mina para reducir costos demanipulacin y transporte.

Las operaciones y procesos fundamentales del procesamiento de minerales son:

Conminucin:

Trituracin-tamizaje

Molienda-clasicacin

Concentracin:

Flotacin

Concentracin gravimtrica de alta y baja intensidad

Concentracin magnca

Concentracin electrostca

Lixiviacin:

Acida: Lixiviacin de xidos de cobre con H2SO4 a pH menor de 2.

Alcalina: Cianuracin de minerales aurferos con NaCN, a pH 10.5 a 11

Biolixiviacin: Lixiviacin de sulfuros con bacterias.


22/48



CONCENTRADORAInstalacin piloto o industrial denominada Planta donde se realizan las operaciones y procesos deconcentracin de minerales. El procesamiento consiste en separar el mineral de la ganga, elevando su contenidometlico.

CONCENTRADOMineral de alta ley, obtenido mediante diversos procesos sicos o qumicos en plantas diseadas especialmentepara este n.

RELAVEPulpa compuesta de ganga molida producto de la separacin de las especies valiosas con determinadosreacvos qumicos o sin la adicin de ellos.

FUNDICINProceso que consiste en la separacin de los metales contenidos en los concentrados minerales mediante eluso de altas temperaturas donde el material slido pasa al estado lquido.

LIXIVIACIN

Proceso mediante el cual un elemento o compuesto slido se disuelve en una determinada solucin acuosa.Ejemplo la disolucin de la sal comn (cloruro de sodio) en agua, la disolucin del oro en solucin alcalina decianuro, etc.

NODO SOLUBLEProducto resultante de la fundicin de concentrados de cobre que entra a la renacin electrolca comopolo posivo de la celda electrolca. En este electrodo enen lugar las reacciones de oxidacin.

CTODOParte de una celda electrolca donde se deposita el metal renado mediante una reaccin de reduccin.

MINADOSubterrneo - Tajo abierto

Minerales Sulfurados y Oxidados de Cu

EXTRACCIN DEL METALFundicin - Extraccin por solventes

REFINACINElectro renacin - Electrodeposicin

COBRE METLICO99.99%

CONCENTRACINManual (Pallaqueo) - Flotacin - Gravimtrica

- Magnca - Electrostca - Lixiviacin

CONMINUCINChancado - Molienda - Clasicacin

Mineral

Concentrado

Anodo de cobreElectrolito

Estril

Relave

Residuo

GasesEscoria

LodoAndico

EXTRACCIN DEL COBRE A PARTIR DE SUS MINERALES

Diagrama del cobre a parr de sus minerales


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Concentrado25 a45% Cu

MINERALESSulfurado y

Oxidado

Cobre de Metlicos99.99% Cu

Sulfato de Cobrecristalizado25.4% Cu

Cemento de Cobre65 a 80% Cu

PRODUCTOS COMERCIALES QUE SE OBTIENEN DEL PROCESAMIENTO DE LOS MINERALES CUPRFEROS

PROCESOS METALRGICOS DE OBTENCIN DEL COBRE

La metalurgia del cobre depende de que el mineral sean sulfuros, en cuyo caso se uliza la va pirometalrgica

en la que se producen nodos y ctodos, o que sean xidos, en cuyo caso se uliza la va hidrometalrgica enla que se producen directamente ctodos.


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Minerales Sulfurados 80.5-2%Cu)

Conminucin

Flotacin

Otros procesosde Fundicin

Sumerged luyeresmelng

Fundicin directade cobre

Flash smelng

Mata (50-70%Cu)

Conversin

Mulhornos connuosde Fundicin de cobre

Cobre blister (99%Cu)

Colada Renacinde nodos

nodos (99.5%Cu)

Electrorrenacin

Ctodos

Fundicin

Colada connua

Fabricacin y usos

Secado Secado Secado

Concentrados (20-30%Cu)

Proceso Pirometalrgico del Cobre. Generalmente para minerales de cobre con contenido de sulfuros.


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Adicin deAcido Sulfrico

10Kg H2SO4/m3. 0.3Kg Cu/m3

Presa decoleccin

Extraccin deSolventes

MIneral heap

Acido Sulfrico, solucin lixiviantereciclado desde extraccin por solventes

Electrolito 40Kg Cu/m3

Electrowining

Formacin deplacas de ctodos

Fundicin

Colada connua

Fabricacin y usos

Cobre derredo(20ppm impurezas - 250ppm Oxigeno)

Proceso Hidrometalrgico del Cobre. Generalmente para minerales de cobre con contenido de sulfuros.


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Notas:


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CAPTULO

4PIROMETALURGIA

DEL COBRE

El proceso de produccin de ctodos va pirometalrgica es el siguiente:

Concentracin del mineral Fundicin (Horno Fusin Converdores

Ano y Moldeo de nodos) Renera (Electrorenera) Ctodo

El mineral de sulfuro de cobre en la mina ene un contenido entre el 1-0,3% de cobre, por lo que hay queconcentrarlo en la mina, mediante otacin, para su transporte y uso nal en la fundicin, obtenindose unconcentrado de cobre que conene entre 20 y 45% de cobre, los otros dos componentes principales son elazufre y el hierro, adems de otros metales entre los cuales se encuentran el oro y la plata como posivos yel plomo, arsnico y mercurio como impurezas.

El concentrado de cobre se recibe en la Fundicin, cuya primera etapa industrial es el Horno de Fusin,

donde se recupera el cobre, eliminando el azufre y el hierro mediante oxidacin en estado fundido a unatemperatura entre 1200 y 1300 C. En el horno el azufre se convierte en gas SO2, mientras que el cobre y elhierro, conjuntamente con slice procedente de la arena que se introduce en el horno, permanecen en estadolquido. En esta fase lquida el cobre, por su mayor densidad, se deposita en la parte inferior y se extrae delhorno formando parte de un producto que se denomina mata de cobre, con un contenido del 62% de cobre,mientras que la mezcla de hierro y slice en forma de silicato permanece en la parte superior del horno y seextrae en forma de escoria con un contenido del 0,8% de cobre, 45% de hierro y 30% de slice.

La mata de cobre pasa a la seccin de converdores, para incrementar la riqueza en cobre del producto,donde se le somete a una gran oxidacin adicional en un proceso discontinuo batch, consiguiendo unproducto intermedio denominado blister con un contenido en cobre del 99%, gases ricos en SO2 que se unen

a los gases anteriores del horno y escorias con un contenido del 6% de cobre. El blister pasa al horno de anodonde incrementa su contenido en cobre hasta el 99,6% y posteriormente a la rueda de moldeo de nodos,donde se da a los nodos la forma geomtrica, semejante a una camiseta de mangas cortas extendidas T-shirt,necesaria para su ulizacin en la Renera.

Los gases de SO2 producidos en el horno y convertidores se recogen, se oxidan y se convierten en cidosulfrico en una planta de doble absorcin, mientras que las escorias, despus de tratarlas en un hornoelctrico para recuperar todo el cobre que conenen, se enfran y granulan para su posterior ulizacin comomaterial estril.

Como regla general una Fundicin que produzca 310.000 Tm/ao de nodos consume 1.000.000 Tm/ao deconcentrado de cobre y como subproductos produce 900.000 Tm/ao de cido sulfrico y 300.000 Tm/ao

de escorias.


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Europa produce el 15% del total mundial de nodos de cobre siendo los lderes europeos NorddeutscheAnerie (Alemania), Atlanc Copper, S.A. (Espaa) y Boliden (Suecia). Espaa produce el 25% de la produccineuropea, siendo los nicos productores espaoles Atlanc Copper, S.A. y Elmet, S.L.

Los nodos pasan a la Renera, que es la fase nal del proceso de produccin de los ctodos con un contenidodel 99,9% de cobre. El proceso ulizado es el electroreno de los nodos, que consiste en disponer en celdas(balsas) los nodos que actan como electrodo posivo, separados por una placa inerte que acta comoelectrodo negavo, sumergidos en una disolucin de sulfato de cobre denominada electrolito y ulizar unacorriente elctrica de bajo voltaje, que al ser selecva para el cobre disuelve los nodos en el electrolito y losiones de cobre resultante se depositan sobre la placa inerte obteniendo los ctodos que son unas planchasde 1 m2 de supercie y un peso de 55 kg.

Las principales reacciones de proceso de benecio de los minerales de cobre son:

CuFeS2

+

5

O2

Cu + FeO + SO2

2

FeS2 +5

O2 FeO + 2SO22

Cu2S+ O2 2Cu + FeO + SO2

Estas reacciones son cobre son exotrmicas, haciendo que ellas general calor

FLASH SMELTING- PROCESO OUTOKUMPU

Proceso Flash Outokumpu.


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FLASH SMELTING- PROCESO INCO

FLASH SMELTING- NORANDA-EL TENIENTE

Gas oake

Uptake

Riding ring

Bustle

Tuyeres

Drivemechanism

SlagTaphole

Ogasmouth

"Slinger"belt feedsystem

MatleTapholes

25 m 7 m

Mae Tapholes

10 m

Slag skimhole BUrner ports

(both ends)

MgO andMgO - Cr2O3brickSlag recycle

launder


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PROCESO AUSMELT/ISASMELT


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CAPTULO

5HIDROMETALURGIA

DEL COBRE

5.1 CONCEPTOS.

El proceso de produccin de ctodos va hidrometalrgica ms conocido por su nomenclatura anglosajona

Sx-Ew es el siguiente:

Mineral de cobre Lixiviacin Extraccin Electrlisis Ctodo

En esta va se parte de mineral de cobre procedente de la mina o residuos mineros, sin concentrar y se trituraa tamaos inferiores a 10 mm siendo posteriormente transportado a los montones o tanques donde sertratado posteriormente. La instalacin suele estar anexa a la mina con objeto de ahorrar costes y opmizarservicios.

A connuacin se lixivian (disuelven) los minerales de cobre, xidos o sulfuros secundarios, mediante el riegocon una disolucin acuosa de cido sulfrico, obtenindose una solucin de sulfato de cobre con bajo contenidode cobre. Este proceso es lento y complejo pues adems de la disolucin del cobre, debe obtenerse unaestabilidad en las concentraciones del licor.

La disolucin de bajo contenido de cobre con otros metales e impurezas se trata con un reacvo extractanteorgnico, en un circuito cerrado y a contracorriente, que extrae el cobre y permite obtener un electrolito conalto contenido de cobre y limpio de todos los elementos indeseables.

Actualmente se est invesgando la biolixiviacin ulizando bacterias que capturen el cobre existente en la

disolucin directamente.

La disolucin con un alto contenido de cobre y limpia de impurezas pasa a las celdas (balsas) de electrlisis,donde la energa elctrica hace que los iones de cobre presentes en la solucin se depositen en los ctodos,de ah su nombre de electrodeposicin, a diferencia del electroreno, que se realiza al pasar de nodos decobre a ctodos.

Comparacin de tecnologasLa lma etapa de la va hidrometalrgica, la electrodeposicin, ene dos desventajas respecto a la etapa deelectrorreno correspondiente a la va pirometalrgica, una, intrnseca a la sico-qumica del proceso, que esel mayor consumo de energa, y otra, la inferior calidad de los ctodos por las impurezas y menor contenido

de cobre, que se va subsanando con las nuevas tecnologas y plantas.


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El anterior razonamiento unido a que la metalurgia a ulizar depende de que los minerales sean sulfuros uxidos y puesto que el 90% de los minerales de cobre son sulfuros, hace que la produccin de cobre renadova hidrometalrgica sea solamente el 16% de la produccin total, aunque en los prximos diez aos seespera que alcance el 18%.

PRODUCCIN MUNDIAL DE COBRE REFINADO

Expresado en millones de TM de cobre

PROCESO 1190 2000 2005 ( E ) 2010 ( E )

Pirometalrgico 10.2 12.5 14.5 17.0

Hidrometalrgico 0.6 2.3 3.0 3.7

Produccin Total 10.8 14.8 17.5 20.7

La siguiente reaccin muestra la rpida disolucin del Cobre por el cido sulfrico.

Minerales de sulfuro requieren de oxidacin.

CuO + H2SO4 Cu++ + SO4-- + H2O

Cu2S +5

2O2 + H2SO4 2Cu++ + 2SO4-- + H2O

in air bacteriaenzymecatalyst

ESQUEMAS DE PROCESAMIENTO DE LOS MINERALES CUPRFEROS

YACIMIENTO MINERALDE COBRE

MINERALES OXIDADOSProceso

Hidrometalrgico

PREPARACIN

MECNICA

PREPARACINMECNICA

EXTRACCIN PORSOLVENTES

ELECTRODEPOSICIN

CTODO DE COBRE

CONMINUCIN

FLOTACIN

FUNDICIN CONVERSIN MOLDEO

COBRE ANDICO

ELECTROREFINACIN

CTODO DE COBRE

MINERALES SULFURADOSProceso

Pirometalrgico


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CAPTULO

6PRODUCCIN DE COBRE

EN EL PER Y EL MUNDO

PRODUCCION MUNDIAL DE COBRE DE MINA

Cifras en miles de toneladas de cobre, ao 2004

Pas mill. ton/ao %

Chile 5.412,5 37,3

Estados Unidos 1.174,0 8,1

Per 1.035,6 7,1

Australia 854,1 5,9

Indonesia 843,2 5,8

Rusia 630,0 4,3

China 612,5 4,2

Polonia 531,0 3,7

Otros 3.436,5 23,7

Total 14.529,4

Fuente: Internaonal Copper Study Group

PRODUCCION MUNDIAL DE COBRE REFINADO


Pas mill. ton/ao %

Chile 2.895,1 18,4

China 2.035,2 12,9

Japn 1.380,1 8,8

Estados Unidos 1.306,0 8,3


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CONSUMO DE COBRE

PRINCIPALES PAISES CONSUMIDORES DE COBRE REFINADO


Pas mill. ton/ao %

China 3207,1 19,4

Estados Unidos 2414,8 14,6

Japn 1.278,6 7,7

Alemania 1.110,3 6,7

Corea del Sur 933,0 5,6

Italia 714,9 4,3

Taipei, China 690,1 4,2

Rusia 581,9 3,5

Francia 550,0 3,3

Otros 5.047,9 30,5

Total 16.528,6

Fuente: International Copper Study Group

Rusia 919,0 5,8

Alemania 652,6 4,1

Polonia 550,0 3,5

Canad 527,0 3,3

Per 505,3 3,2

Corea del Sur 496,0 3,1

Australia 490,0 3,1

Otros 4.012,2 25,4

Total 15.768,5

Fuente: International Copper Study Group


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CAPTULO

7PROCESOS HIDROMETALRGICOS

DEL COBRE

La hidrometalurgia puede denirse como la rama de la metalurgia extracva que comprende todos los procesosde obtencin de metales a parr de reacciones que enen lugar en fases acuosas.

Los procesos fundamentales son:

LIXIVIACINConsiste en la disolucin parcial o total de una fase slida con el objeto de recuperar alguna especie tilcontenida en ella. Reaccin general de la lixiviacin usando cido sulfrico:

Mineral oxidado + H2SO4 CuSO4 + Algo

MTODOS DE LIXIVIACINLos mtodos de lixiviacin se dividen en dos grandes grupos: Los llamados de lecho jo y los de lecho dinmico

LIXIVIACIN EN LECHO FIJO O PERCOLACIN

Lixiviacin in situ:Se uliza para minerales de baja ley que estn altamente fracturados o porosos.

Consiste en la extraccin de metales desde minerales, mediante el paso de soluciones a travs de un cuerpomineralizado (permeable) o con fracturas inducidas por udos inyectados a presin. Si el yacimiento ha sidotronado para fracturar el mineral, o si existen labores mineras tales como galeras, bloques hundidos y crteres,el mtodo de lixiviacin aplicado se denomina in place. Las instalaciones consisten en pozos de inyeccin yde recuperacin de soluciones, la seleccin de los materiales para tuberas, bombas sumergidas y material deapoyo depende del po de solucin lixiviante a emplear (preferentemente cido sulfrico).

Lixiviacin en botaderos:

Se uliza para minerales de baja ley y relaves o escoria que deben ser transportadas a canchas de bajapermeabilidad.

Consiste en lixiviar desmontes o sobrecarga de minas a rajo abierto. Los botaderos son de grandes dimen-siones y enen aplicacin para minerales de leyes marginales, para los cuales no es rentable una operacinde chancado anterior. Desde el punto de vista de la granulometra, normalmente el material acumulado enbotaderos incluye desde bolones con dimetros mayores a 1 metro hasta parculas nas. La recuperacin esbaja (20 - 30%) y el empo involucrado en estas recuperaciones es largo (aos). Las soluciones normalmenteempleadas en lixiviacin de minerales de cobre son soluciones cidas que se forman naturalmente por efectode la oxidacin de sulfuros. Para la recoleccin de

soluciones que emergen del botadero se ulizan piscinas construidas en el terreno.


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Lixiviacin en Vats:El mineral a lixiviar por este mtodo no requiere de molienda. El mineral tiene una granulometra entre10 a 20 mm.

El mineral extrado es previamente chancado, o chancado y aglomerado, previo al descargo de las pilas y elempo de lixiviacin esta dado en das o, en algunos casos, meses. Las pilas se depositan en reas que se hanpreparado especialmente. La granulometra empleada es funcin del grado de liberacin de las especies deinters, de la recuperacin objevo y del rea disponible.

Lixiviacin Thin LayerEs una modicacin de la lixiviacin en pilas y la gran diferencia radica en la granulometra de trabajo (dimetromenor o igual a 1/2"). Para ello resulta ventajoso utilizar un curado con cido sulfrico concentrado quepermite acelerar la cinca de extraccin del cobre. (Hay procesos actuales que se saltan la etapa de curado).Adems, las parculas nas generadas en el chancado se aglomeran alrededor de las gruesas mejorando lapermeabilidad lquida del lecho. Mediante este proceso se recuperan los sulfuros, por lixiviacin bacteriana,

proceso en que la extraccin se efecta mediante microorganismos.

Lixiviacin En Lecho DinmicoEn estos casos el mineral que se est lixiviando est suspendido en la solucin lixiviante, de tal forma quecada parcula est rodeada de solucin. Por sta razn se habla de lixiviacin por agitacin. El material enste mtodo es una mezcla de solucin y mineral, que recibe el nombre de pulpa.

Lixiviacin por AgitacinSe uliza preferentemente para minerales de leyes muy altas o que produzcan mucho contenido de nos queimpiden la lixiviacin por percolacin. En este mtodo, el mineral se muele formando una pulpa, la que eslixiviada en equipos agitadores. Las recuperaciones son ms altas y en menor empo (horas).

COMPARACION SIMPLIFICADA DE METODOS DE LIXIVIACION

RANGOS DEAPLICACIN YRESULTADOS

METODOS ALTERNATIVOS DE LIXIVIACION

EN BOTADEROS EN PILAS POR INUNDACION POR AGITACION

Ley de los Mine-rales

Muy Bajas Bajas a Medias Medias a Altas Altas

Tonelaje tratadoTn/dia

Grandes Tonelajes Grande a pequeo Limitado por Insta-laciones

Limitado por mo-lienda

Inversion de Ca-pital

Menores Medianas Media Alta Altas

Granulometria Como sale de laMina

Chancado hastano

Chancado Medioa Fino

Molienda na enHumedo

Recuperacion Ti-pica

40 a 60 % 70 a 85% 70 a 85% 80 a 95%

Tiempos de Trata-miento

De 1 a Varios aos De 1 a Varios Me-ses

De 1 a 2 semanas De 6 a 120 hora

Problemas Princi-pales

Recuperacin In-completa

Recuperacin esfuncin del po

mineraloga

Bloqueo por nosy arcillas

Molienda Es Caro


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AGENTES LIXIVIANTEScidos InorgnicosLos cidos usados son: SULFRICO, NTRICO Y CLORHDRICO.

BasesLa base usada es: HIDRXIDO DE AMONIO.

AGENTES OXIDANTESLos agentes oxidantes ms usados son: OXGENO Y IN FRRICO.

THIOBACILLUS FERROOXIDANS (lixiviacin bacteriana).

AGENTES ACOMPLEJANTESLos agentes usados son: AMONACO, SALES DE AMONIO, CIANUROS,CARBONATOS Y CLORUROS.

NOTA: El agente oxidante por excelencia es el oxgeno, pero debido a su baja solubilidad es reemplazado por

el in frrico. El cido sulfrico es el medio para crear la condicin oxidante.

PROCESOS DE CONCENTRACIN - PURIFICACINLa solucin rica producida por la lixiviacin, que ha sido separada de los slidos residuales, puede necesitar

una etapa de concentracin-puricacin antes de proceder a la recuperacin del metal.

Extraccin por Solventes (SX)

Es el proceso en el cual una solucin acuosa, solucin rica, se pone en contacto con una fase orgnica, inmiscible,que a su vez conene un reacvo selecvo que es capaz de extraer hacia esa fase el metal de la fase acuosa.

Esta reaccin es reversible, de modo que el metal puede ser reextrado subsecuentemente hacia otra fase

acuosa ms concentrada y pura respecto del metal, mientras paralelamente el reacvo orgnico es regenerado

para ser ulizado nuevamente.

Al operar un circuito SX se debe poner en contacto nmo la solucin rica con el reacvo que conene la

molcula extractante de gran afinidad por el in metlico. Este in se transfiere de la fase acuosa a la fase

orgnica a travs de la interfase de los lquidos inmiscibles. La mezcla se produce por agitacin, se deja decantar

separndose en dos capas. En la capa orgnica llamada orgnico cargado queda retenido el in metlico en

forma de un complejo rgano-metlico. La fase acuosa (reno) es la solucin libre del metal extrado.

La reaccin general es la siguiente:

CuSO4 + 2RH R2-Cu + H2SO4

Entre las principales aplicaciones de la SX se pueden sealar las siguientes:

Transferir selecvamente un metal especco desde una fase acuosa a otra, para proceder a la recupera-

cin como especie comerciable.

Puricar soluciones mediante la remocin selecva de impurezas.


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RECUPERACIN DE LOS METALES

Precipitacin de MetalesLa precipitacin de metales es la etapa de recuperacin del metal desde la solucin que lo conene, con ungrado de impureza que lo hace comerciable.

Este po de precipitacin se caracteriza por ser una precipitacin qumica, con reduccin del metal, desde unestado de oxidacin estable en solucin a su estado metlico, o bien, un compuesto slido estable.

Por ejemplo la precipitacin de cobre desde soluciones, mediante chatarra de erro cuya reaccin general esla siguiente:

Fe + CuSO4 ==> Cu + FeSO4

Electrodeposicin o Electro-obtencinSe basa en el hecho de hacer pasar corriente elctrica a travs de una solucin puricada por tcnicas deextraccin por solvente la cual conene iones metlicos (Cu++), producindose una descomposicin de lasolucin, depositndose la especie metlica en un electrodo (ctodo).

La descomposicin de la solucin procede cuando se aplica una diferencia de potencial a la solucin. Elconsumo normal de energa es funcin directa del cobre depositado, 2000kWh/ton.

El proceso se realiza en celdas de electrodepositacin. La reaccin neta que ocurre en cada celda es lasiguiente:

Cu+2 + H2O = Cu + 2H++ 0.5 O2

El cobre obtenido por este proceso es de una pureza del 99,99% de Cu y sus impurezas ms relevantes sonel azufre y el oxgeno. La contaminacin por plomo proveniente del nodo se minimiza mediante el buen

control operacional de la corriente empleada. Sin embargo, el cobre electrobtenido es adecuado para todo

uso, incluidos los usos elctricos de mayor demanda.

TIPOS DE LIXIVIACION

LIXIVIACION DE OXIDOS :Los minerales oxidados responden ecientemente a su disolucin, la lixiviacin

cida usa el H2SO4, debido a su gran disponibilidad, relavamente barato y porque su manipulacin no es

muy problemca. Se obene de esta reaccin sulfato de cobre, al cual se le aplica corriente connua para

obtener el cobre no.

LIXIVIACION ACIDA DE MINERALES OXIDADOS DE Cu

Aunque tradicionalmente la lixiviacin se aplica a minerales oxidados, los progresos en la hidrometalurgia se

reejan, para el caso del cobre, en la lixiviacin de los sulfuros de cobre.

LIXIVIACION DE SULFUROS:Este proceso se ha logrado por el uso de tcnicas de lixiviacin a minerales de

baja ley y a la aplicacin de la extraccin por solventes, para puricar y concentrar las soluciones de cobre.


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En general, los sulfuros son refractarios (reacios) a la lixiviacin con cido o bien con base. Por lo cual se usan

agentes oxidantes fuertes y condiciones extremas como altas presiones y temperatura.

Ejemplo de oxidantes son : O2, ion frrico, el HNO3.Ejemplo de procesos nuevos, para minerales sulfurados, son la lixiviacin bacteria y la lixiviacin amoniacal,

que disuelven los sulfuros de cobre.

LIXIVIACION AMONIACAL:Este proceso usado en Escondida (Chile), lixivia sus concentrados slo parcialmente.

El concentrado compuesto principalmente por Calcosina (Cu2S), es lixiviada con amoniaco transformando

la especie en Covelina (CuS), la cual pierde un tomo de cobre, el que pasa a la solucin como can amino

cprico.

LIXIVIACION BACTERIAL:En los aos 50 se descubre la presencia de microorganismos que provocaron, procesos

de lixiviacin natural, debido a la contaminacin cida que se produjo en el suelo de una mina de carbn enVirginia.

Posteriormente se comprob la ventaja de aplicarla para recuperar cobre de baja ley, que se encuentran en

botaderos y pilas.

En la actualidad se conoce entre 10 a 15 bacterias que parcipan en la lixiviacin del cobre, de las cuales las

estrellas son:

Thiobacillus Ferrooxidans,

Leptospirillum Ferrooxidans

Thiobacillus Thiooxidans.

El thiobacillus ferroxidans es una bacteria auttropo, que obtiene su energa de la oxidacin del fierro y

azufre, de forma bacilar y dotado de movimiento.

El hbitat de esta bacteria es muy poco hospitalario acta a : alta concentracin de metales, alta concentra-

cin de H2SO4 y a veces a temperaturas mayores de 50C.

La accin qumica de las bacterias ocurre por dos vas:

DIRECTA:Esta lixiviacin comprende el ataque enzimco de las bacterias sobre componentes del mineral

suscepbles a la oxidacin.

INDIRECTA:el microorganismo ataca la estructura molecular del mineral. Se produce una oxidacin del in

ferroso al in frrico, que recciona con el mineral de cobre generado cobre soluble.

Las bacterias lixiviantes enen la ventaja de que no liberan gases txicos y requiere de poca energa. Pero la

desventaja que al generar cido, estas bacterias podran escaparse de las faenas mineras y acidicar lugares

no deseados.


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LIXIVIACION BACTERIANA DE MINERALES SULFURADOS DE Cu

SOLUCIN

AIRE

AIRE

AIRE

H2O/H2SO4

Cu SO4

BACTERIAS ADHERIDAS AL MINERAL

LIXIVIACIN BACTERIANA DE MINERALES SULFURADOS DE Cu

CUADRO RESUMEN DE EMPRESAS CONSIDERADAS EN ESTE TRABAJO

MIENRA TIPO DE SOC. PRODUC. Cu FINO LIXIVIAVIN TIPO DE Cu

ESCONDIDA PRIVADA 80.000 T/Ao AMONIACAL SULFURADO

EL ABRA MIXTA 33 M T/Ao ACIDA OXIDADO

LO AGUIRRE PRIVADA 15.000 T/Ao OCA.BACTERIANA OXID-SULF

MINA DE COBRE "LO AGUIRRE"

UBICACION GEOGRAFICA:La mina Lo Aguirre est ubicada a 30 km. de la ciudad de Sanago en el camino de Sanago a Valparaso.

TIPO DE MINERAL:Es un yacimiento de rocas portas (rocas duras y compactas) alternadas con aglomerados volcnicos ybrechas porricas. La mineralizacin se produjo en andesitas porricas, lavas porricas vesiculares y brechasnas. En la parte superior se ha oxidado ( malaquita y crisocola), pasando a la zona sulfurada de: bornita,digenita, calcosina, covelina y en menor candad calcopirita y pirita.

OPERACIONES DE EXTRACCIONLo Aguirre es una mina a tajo abierto. El mineral extrado se reduce en el proceso de chancado en tres etapas,ulizando para ello un chancador de mandbula en la etapa primaria y de cono en las etapas secundaria yterciaria. El trabajo se realiza en circuito cerrado en una planta de harneos.

El material proveniente de la planta de harneos, es luego llevado a canchas de acopio de material no. Pormedio de correas transportadoras pasa al estanque con H2SO4 concentrado y luego a las canchas de lixiviacin.

En las canchas de lixiviacin se llevan a cabo dos pos de lixiviacin, siendo estas, la lixiviacin qumica y

lixiviacin bacteriana. Esta tecnologa desarrollada en los aos 80 es patentada y posteriormente comercializada,

por la empresa.


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De la lixiviacin se genera una solucin de bajo contenido en cobre, que pasa al proceso de extraccin porsolvente, donde el cobre es separado selecvamente de las numerosas impurezas, mediante el contacto conun reacvo del po orgnico, como una Oxima selecva para cobre, diluida en una variedad de kerosene debajo contenido aromco.

Finalmente, el electrolito enriquecido en la planta de extraccin, es bombeado a la planta de electrorrecuperacin,donde cada celda electrolicas est provista de 61 nodos de aleacin de plomo y para 60 ctodos, obendo-se de esta forma los ctodos de cobre, de 99.98% de pureza.

MINA DE COBRE "EL ABRA"

UBICACION GEOGRAFICA:A 105 km. al norte de Calama, y a 4.000 m sobre el nivel del mar, en la II Regin de Chile, est naciendo estanueva mina de cobre .

TIPO DE MINERAL:El cuerpo mineral corresponde a un depsito de cobre porrico, constuido por xidos en supercie, unazona intermedia mixta de xidos y sulfuros y en la parte inferior, por sulfuros. Los minerales predominantesen la zona de xidos son: crisocola y pseudomalaquita, con candades menores de tenorita y brochanta.

OPERACIONES DE EXTRACCION:La primera etapa en el proceso es la explotacin a Rajo Abierto, que comprende las etapas de perforacin,tronadura, carguo y transporte.

El mineral extrado de la mina es reducido de tamao por tres chancadores, primero un chancador primarioubicado a un costado del rajo, donde la roca extrada es llevada en camiones hasta la tolva de alimentacin

del chancador para posteriormente ser trasladada al rea de acopio, mediante una correa transportadora de15 km. de largo, donde se almacena.

Posteriormente pasan al chancado secundario y terciario, donde se obene mineral con granulometra nalde 19 mm.

Para proteger la salud de los trabajadores y minimizar el impacto sobre el medio ambiente el proyectocontempla instalaciones de elementos supresores y colectores de polvo en las etapas de chancado y en lospuntos de transferencia de mineral.

La roca desmenuzada y molida en la etapa de chancado, se somete a un proceso previo de aglomerado y

curado con cido en tambores rotatorios, mediante la adicin de H2SO4 y agua. Esta etapa permite mejorar

las caracterscas del percolado y cinca de disolucin del cobre desde el mineral.

En las condiciones anteriores el mineral se lixivia con solucin cida distribuida sobre las pilas mediante una

red de tubos de irrigacin por goteo. El empo de lixiviacin ser de 45 das. Obtenindose una solucin rica

en cobre.

Seguida de la etapa de lixiviacin, se uliza extraccin por solventes donde la solucin rica en cobre y las

impurezas, se someten a un proceso de intercambio inico. El cobre pasa a una solucin de electrlito de alta

concentracin de cobre y libre de impurezas. La solucin pobre o de reno retorna a la lixiviacin.


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La planta de extraccin contempla cuatro trenes de extraccin. Cada tren cuenta con dos etapas extraccin,dos etapas de reextraccin y una etapa de lavado orgnico. Las celdas utilizadas son del tipo mezcladordecantador.

El electrlito rico en cobre, se ltra reteniendo los arrastres de orgnico y slidos contenidos en l, los quevuelven a la etapa de lixiviacin. El electrlito rico, se conduce a las celdas de electroobtencin donde seproducirn lminas de cobre o ctodos, con una pureza de 99,99%.

Se contempla una nave de electroobtencin compuesta por 680 celdas, cada una con 66 ctodos de aceroinoxidable y 67 nodos insolubles de Pb-Ca-Sn. El ciclo de cosecha de ctodos se proyecta en siete das.

REACCION QUIMICA DE LIXIVIACION

TENORITA : CuO + H2SO4 ===== CuSO4 + H2O

CRISOCOLA : CuSiO2 2H2O + H2SO4 ===== CuSO4 + SiO2 + 3H2O

DIAGRAMA DE FLUJO PROCESO DE PRODUCCIN

EXTRACCIN DE Cu. MINA "EL ABRA"

Chancado Primario

Secundario

Terciario

Extraccin por

Solvente

Filtracin

Electroobtencin

H2O

H2SO4

Ctodo de Cu

99.99%

Refno

MINAAglomerado y

Curado

Lixiviacin

45 dias

MINA DE COBRE "ESCONDIDA"

UBICACION GEOGRAFICA:Minera Escondida est ubicada en la II Regin de Chile, en el desierto de Atacama, aproximadamente a 70 km.al Sureste de la ciudad de Antofagasta.

TIPO DE MINERAL:Es un yacimiento de cobre porrico relacionado con intrusiones magmcas porricas (30 a 35 millones deaos de angedad). El cuerpo mineralizado fue lixiviado naturalmente por aguas metericas, la solucinde cobre se transporto a sectores ms profundos, precipitando luego como sulfuros de cobre (calcosina y

covelina).


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DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE PRODUCCIN

OPERACIONES DE EXTRACCIONSe uliza extraccin a Tajo Abierto, con palas elctricas y camiones tolva. El mineral extrado pasa por elproceso de chancado y molienda (primaria y secundaria). En la molienda primaria se utilizan molinossemiautgenos y molinos de bolas para molienda secundaria.

La seccin de otacin, comprende 90 celdas de otacin primaria, 30 celdas de otacin secundaria y 10columnas de otacin de limpieza, estos procesos permiten obtener una pulpa de concentrado de cobre deaproximadamente 44% de pureza.

En la etapa siguiente pasa al espesador aumentando su consistencia a 60%. A continuacin es enviado atravs de tuberas de 165 km. de largo hasta la planta Coloso, donde pasa por tres ltros, obtenindose unatorta de 14% de humedad. Por sistema de correas es transportado al almacenamiento.

Posteriormente se lava con agua desmineralizada para remover los cloruros, tanto el ltrado como el rebalseretornan al espesador.

El concentrado de cobre ( queque ) pasa a la etapa de lixiviacin amoniacal, la que acta bajo condiciones de

oxidacin, el oxigeno es obtenido desde el ambiente. Esta reaccin es de po exotrmica y para mantenerconstante la temperatura en aproximadamente 44C, es enfriada con agua de mar.

En la extraccin por solvente, la solucin enriquecida como tetramin cprico y candades despreciables deimpurezas, se lleva a cabo un "intercambio medio" ( bsico a cido), entre el complejo y la solucin cida deCuSO4 requerida para la electro-obtencin.

Finalmente, en la electro-obtencin, se cuenta con 260 celdas y cada una consta de 60 ctodos y 61 nodos,se obenen los ctodos de cobre de 99,999% de pureza.

REACCIN QUIMICA EN LA LIXIVIACION AMONIACAL

CuS + 4NH3 + 2 O2 ====== ( Cu (NH3)4 )2+

Reduccin de TamaoChancadoMolienda

MINA

Flotacin

Planta de Filtros(queque 14% H)

Extraccinpor solvente

Planta deCtodos

LixiviacinAmoniacal

Recuperacinagua derelave

O2Refrag. agua

Trat. de agua

Solucinpobre

Solucinrica

Ctodo de

Cu de

99.99%

EXTRACCIN DE Cu. MINA "ESCONDIDA"


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Notas:


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CAPTULO

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OBTENCIN DEL COBRE MEDIANTE

PROCESOS DE CONCENTRACIN Y

PIROMETALRGICOS

5.1 CONCEPTOS.

Los procesos fundamentales son:

CHANCADOConsiste en la reduccin sistemca de la granulometra del mineral. Generalmente est constuida por tresetapas de chancado, las cuales se clasican de la siguiente manera :

Chancado primario:Cuando se tratan bajo tonelajes de mineral se puede utilizar la chancadora de

mandbulas; en cambio, cuando el tonelaje es alto, se debe ulizar la chancadora giratoria.

Chancado secundario: Se ulizan preferentemente los Symons Standard que poseen una ventaja debido

a la razn de reduccin de tamao y capacidad de tratamiento.

Chancado terciario:Se ulizan mayormente los Symons cabeza corta, que se diferencian de los anterio-res por su capacidad de tratamiento.

MOLIENDA CONVENCIONALEs la reduccin de tamaos en molinos rotatorios. La fragmentacin resulta de los choques y de los impactos

de los cuerpos moledores (barras o bolas) sobre el mineral. La reduccin se realiza agregando agua al molino

para formar una pulpa debido a que:

no produce polvo

menor consumo de energa que en seco

fcil transporte de la pulpa

El producto de la molienda es clasicado por medio de un hidrocicln y el tamao pmo es conducido al

proceso siguiente (otacin o concentracin).

En la actualidad, la molienda autgena o semiautgena se usa cada vez con mayor frecuencia en el procesode conminucin de minerales. Como lo indica su nombre, este po de molienda usa el mineral mismo o slouna parte de los cuerpos moledores como medio de molienda, y se complementa con una etapa de moliendasecundaria, molinos convencionales de boas, en circuito cerrado con clasificadores, lo que permite eladecuado control de la calidad del oducto nal.

FLOTACINHoy en da el mineral de cobre que se extrae conene un reducido porcentaje de cobre suscepble de serdirectamente fundido. La fusin y fundicin de la enorme cantidad de estril requerira, de cantidades

prohibivas de combusble. Afortunadamente, el contenido de cobre en el mineral puede ser concentrado,por lo tanto, puede ser econmicamente fundido.


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En el proceso de flotacin, a la pulpa clasificada se adicionan reactivos (colectores, modificadores yespumantes). Estos reacvos tornan el mineral de hidrolico a hidrofbico (colectores), los cuales se adhierena la burbuja de aire (espumante) que forma la espuma superior (en la espuma se encuentra el cobrerecuperado). Posteriormente, la espuma es rerada en forma mecnica hacia una etapa de limpieza, espesado

y ltrado, para obtener as el concentrado nal. Todo lo que no ha sido colectado se conoce como relave yes enviado a un tranque especialmente construdo para su almacenaje. Dependiendo de la mineraloga delmineral los concentrados pueden variar desde 20% a 45% de Cu.

FUSINEl objevo de esta etapa es la formacin de una fase de sulfuro lquido (eje o mata) conteniendo todo elcobre de la carga y una fase de materiales oxidados (escoria) la cual es desechada con un mnimo contenidode cobre.

La temperatura de fusin es aproximadamente de 1200 C. Para lograr esta temperatura se usan quemadoresa petrleo y se inyecta aire durante el proceso.

El eje o mata esta constudo por sulfuros de cobre y erro, en cambio la escoria est constuda por todoslos xidos existentes incluyendo mnimos contenidos de cobre. Dentro del horno se produce la separacinentre estos productos que se realiza por sus pesos (siendo la escoria ms liviana), casi inmiscible. La descargade la escoria y mata se realiza por sios diferentes y se denomina "sangrado".

La fusin se ha realizado convencionalmente en hornos de reverbero y la tendencia es su reemplazo porhornos ms modernos. Los hornos elctricos se ulizan en empresas donde la energa es econmica. Existenotros procesos de fusin llamados : "fusin ash", que aprovecha para la fusin del concentrado la reaccinexotrmica del concentrado de sulfuro de cobre en presencia de oxgeno, y proceso Converdor TenienteModicado, (CTM).

Horno de Reverbero : son construdos en base a ladrillos refractarios (normalmente de magnesita ocromo magnesita) con un arco jo (slice) o techo suspendido (magnesita). El horno es calentado pormedio de descargas de carbn pulverizado, petrleo o gas natural para producir gases calientes quecubrirn toda la extensin del horno para fundir la carga.

Horno Elctrico : en el horno elctrico, la fusin es similar a la que ocurre en los hornos de reverberoexcepto que no se uliza combusble externo. El calor necesario para la fusin es generado por laresistencia de la escoria al paso de un alto amperaje de corriente entre dos pesados electrodos de carbninmersos en la escoria. Este horno uliza ecientemente su energa elctrica dado que muy poco calores arrastrado por el pequeo volumen de gases de SO2 producidos en la operacin. Las ventajas de estehorno son : una buena exibilidad de temperatura y un eciente control de las condiciones de oxidacin,lo que implica bajas prdidas de cobre en las escorias.

Horno Flash : las ventajas del horno ash son : su escasa necesidad de combusble de hidrocarburos y la

facilidad y eciencia con que el SO2 puede ser removido de la corriente de gases. Su nica desventaja esla prdida de cobre relavamente alta en la escoria y nos por escape de gases. Sin embargo, la mayorparte de stos son recuperados por retratamiento.

Converdor Teniente Modicado (CTM) : el Converdor Teniente Modicado, CTM, es un reactor en elcual se realiza la fusin de concentrados de cobre en un bao de mata aprovechando el calor generadopor las reacciones exotrmicas de oxidacin de azufre y de formacin de escorias fayalcas.

La mata o eje es una mezcla de sulfuros de cobre y erro la que se manene fundida en estado lquido. Los

concentrados son alimentados al reactor por medio de toberas y se inyecta al mismo aire enriquecido en

oxgeno para provocar la oxidacin del azufre y del erro contenidos en la mata. El transporte de concentrado

es por medios neumcos lo que implica que estos deben estar secos, aunque el CTM tambin puede ser

alimentado con concentrados hmedos, para lo cual debe estar habilitado con conductos especiales.


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Dos son las principales reacciones qumicas que aportan calor al proceso del CTM. La primera es la oxidacin

de azufre a anhdrido sulfuroso y la segunda la reaccin de escoricacin que se produce por oxidacin del

erro y posterior combinacin del oxido de erro formado con slice para formar fayalita.

La reaccin en el CTM se efecta hasta oxidar completamente el erro presente. Entonces se remueve laescoria por un extremo del converdor y el eje formado por el otro. El eje o mata fundido es alimentado a unconverdor po Pierce Smith, donde se forma el cobre blister.

El aire inyectado al CTM se encuentra enriquecido en oxgeno a un 32-34%. Esto origina la formacin de gasesricos en anhdrido sulfuroso, con concentraciones del orden de un 21% los que una vez enfriados y diluidos

con aire se ulizan en la fabricacin de cido sulfrico.

El converdor Teniente Modicado es un importante aporte chileno a la tecnologa de produccin del cobre,que permite disminuir costos debido al menor consumo de combusble y reducir la contaminacin por unefecvo tratamiento de los gases generados en el proceso, los que se utilizan en la produccin de cidosulfrico.

CONVERSIN

La conversin de cobre consiste en la oxidacin con oxgeno (aire) del eje o mata del proceso anterior,

obtenindose como producto cobre blister.

El eje es vaciado en el converdor, introducindose el aire durante el proceso por una lnea de toberasinstaladas a lo largo del manto. El proceso de conversin es autgeno, es decir, no requiere de quemadores

para su funcionamiento, el calor es generado por la oxidacin del erro y los sulfuros.

En este proceso se agrega fundente (slice :SiO2) para evitar la formacin de la magneta, que es perjudicial

para el converdor.

La conversin es llevada a cabo en dos etapas :

Eliminacin de FeS o etapa de formacin de escoria2FeS + 3O2 + SiO2 2FeOSiO2 + 2SO2

Aire fundente fatalita

Formacin de cobre blister

Cu2S + O2 2Cu + SO2

La formacin del cobre no se materializa hasta que la mata contenga menos de 1% de Fe. En la prcca, elconverdor es cargado con la mata en varias etapas, cada una de ellas seguida de oxidacin parcial y remocinde la escoria, producindose una acumulacin de Cu2S en el convertidor con un soplado final para laformacin de cobre.

El producto de la conversin es el cobre blister conteniendo alrededor de 0.02 - 0.1% de azufre. La escoria delconverdor conene 2 - 10% de cobre, el que es posteriormente recuperado (es cargado al horno de fusin).

REFINACIN A FUEGO

En esta etapa las impurezas que an conene el cobre blister son eliminadas mediante la renacin a fuego,y el metal que resulta de esta operacin se moldea en forma de nodos que conenen un 99,5% de cobre.


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Mineralurgia Del Cobre I

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