DESARROLLO

La metalurgia del cobre depende de que el mineral sean sulfuros, en cuyo caso se utiliza la vía pirometalúrgica en la que se producen ánodos y cátodos, o que sean óxidos, en cuyo caso se utiliza la vía hidrometalúrgica en la que se producen directamente cátodos.

METALURGIA 
EXTRACTIVA 
DEL
COBRE

Tiene 
dos 
vías:
 


1.‐
Vía
 seca
 o
 pirometalurgia.



2.‑
Vía
 húmeda
 o 
hidrometalurgia.



PIROMETALURGIA:

El
 procedimiento 
por 
vía
 seca
 concentra 
a 
l a
mayor 
parte 
del 
cobre 
 y 
metales
 preciosos
 en 
un 
concentrado
 llamado 
mata.
 Los
 procesos
 pirometalúrgicos 
son:


• Concentración.
  
• Tostación.

• Fusión.
• oxidación de la mata o conversión
• afino

TOSTACIÓN DEL COBRE

Podemos 
definirla 
como 
el
 calentamiento
 de 
un 
metal 
o 
compuesto 
metálico, 
en
 contacto 
con 
oxígeno,
 hasta 
alcanzar
 una
 temperatura 
elevada, 
pero 
sin
 llegar 
a 
la
  fusión,
 con 
objeto 
de 
llevar 
a
cabo
 un 
cambio 
químico por 
el
 cual 
se 
elimine 
algún
  componente 
por
 volatilización.
 En 
nuestro 
caso 
el
 objetivo 
es 
regular 
o 
controlar 
la 
 cantidad
 de 
azufre.


factores que influyen en la tostación:

• La 
reacción 
de 
tostación 
es
 una 
reacción
 heterogénea
 entre 
 un
 sólido 
que 
es 
la
 mena
 y
 un 
gas que 
es 
el
 oxígeno del 
aire,
 por 
lo 
tanto 
los 
factores
 que
 influyen
 sobre 
la 
velocidad
 de
  tostación 
(cinética 
de 
la 
tostación) 
serán
 los 
que 
favorezcan
 el
 contacto
 entre 
el 
sólido 
y 
el 
gas.
  

1.‐Tamaño
 d e
los 
granos 
del
 sólido.
  

2.‐Cantidad 
de 
aire
(caudal).

  

3.‐Profundidad 
del
 lecho 
de 
mena.


4.‐Agitación 
de
 la
 mena.



5.‐Temperatura.
  

6.‐Número
 d e
hogares
 y 
número 
y 
sección
 de
 los 
agujeros 
de 
la
 colada.


El mineral de sulfuro de cobre en la mina tiene un contenido entre el 0,5-0,2% de cobre, por lo que hay que concentrarlo en la mina, mediante flotación, para su transporte y uso final en la fundición, obteniéndose un concentrado de cobre que contiene entre 20 y 45% de cobre, los otros dos componentes principales son el azufre y el hierro, además de otros metales entre los cuales se encuentran el oro y la plata como positivos y el plomo, arsénico y mercurio como impurezas.

El concentrado de cobre se recibe en la Fundición, cuya primera etapa industrial es el Horno de Fusión, donde se recupera el cobre, eliminando el azufre y el hierro mediante oxidación en estado fundido a una temperatura entre 1200 y 1300 º C. En el horno el azufre se convierte en gas SO2, mientras que el cobre y el hierro, conjuntamente con sílice procedente de la arena que se introduce en el horno, permanecen en estado líquido. En esta fase líquida el cobre, por su mayor densidad, se deposita en la parte inferior y se extrae del horno 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 sílice en forma de silicato permanece en la parte superior del horno y se extrae en forma de escoria con un contenido del 0,8% de cobre, 45% de hierro y 30% de sílice.

La mata de cobre pasa a la sección de convertidores, para incrementar la riqueza en cobre del producto, donde se le somete a una gran oxidación adicional en un proceso discontinuo “batch”, consiguiendo un producto intermedio denominado blister con un contenido en cobre del 99%, gases ricos en SO 2 que se unen a los gases anteriores del horno y escorias con un contenido del 6% de cobre.
El blister pasa al horno de afino donde incrementa su contenido en cobre hasta el 99,6% y posteriormente a la rueda de moldeo de ánodos, donde se da a los ánodos la forma geométrica, semejante a una camiseta de mangas cortas extendidas, necesaria para su utilización en la Refinería.

Los gases de SO2 producidos en el horno y convertidores se recogen, se oxidan y se convierten en ácido sulfúrico en una planta de doble absorción, mientras que las escorias, después de tratarlas en un horno eléctrico para recuperar todo el cobre que contienen, se enfrían y granulan para su posterior utilización como material estéril.

Como regla general una Fundición que produzca 310.000 Tm/año de ánodos consume 1.000.000 Tm/año de concentrado de cobre y como subproductos produce 900.000 Tm/año de ácido sulfúrico y 300.000 Tm/año de escorias.

El proceso utilizado es el electrorefino de los ánodos, que consiste en disponer en celdas (balsas) los ánodos que actúan como electrodo positivo, separados por una placa inerte que actúa como electrodo negativo, sumergidos en una disolución de sulfato de cobre denominada electrolito y utilizar una corriente eléctrica de bajo voltaje, que al ser selectiva para el cobre disuelve los ánodos en el electrolito y los iones de cobre resultante se depositan sobre la placa inerte obteniendo los cátodos que son unas planchas de 1 m ² de superficie y un peso de 55 kg

blog de pirometalurgia

Hidrometalurgia

La hidrometalurgia es el proceso en cual se obtiene el mineral puro de interés con base en reacciones químicas en solución acuosa. Este proceso se realiza para minerales que son solubles, que en general corresponden a minerales oxidados.

El proceso hidrometalúrgico más importante es la lixiviación, en la cual el mineral que contiene el metal que se desea extraer se disuelve de un modo selectivo. Si el compuesto es soluble en agua, entonces el agua resulta ser un buen agente para la lixiviación, pero, en general, para la lixiviación se utiliza una solución acuosa de un ácido, una base o una sal. Para la extracción de cobre oxidado se utiliza ácido sulfúrico, que diluye todos los metales que contiene el mineral, incluyendo el cobre.

Una vez que todos los metales se encuentran disueltos en una solución acuosa de ácido sulfúrico, se debe extraer aquel metal de interés. Para esta etapa se utiliza, en general, una extracción con un solvente especial. Dicho solvente debe ser orgánico, de modo que cuando se pone en contacto con la fase acuosa, extrae inmediatamente el cobre y forma una fase insoluble en la solución, como si fuera agua y aceite. De esta forma, el cobre queda unido a una fase orgánica, libre de todo el resto de los metales que se encuentran en el mineral inicial.

Cuando el metal se encuentra en la fase orgánica, ahora se hace necesario sacarlo a una fase acuosa de modo que pueda seguir hacia la refinación.

La purificación del metal se efectúa mediante electrorrefinación, que permite obtener cobre en estado metálico.

Electrorefinación del cobre

El cobre se purifica por electrólisis, proceso que consiste en lo siguiente:

Grandes planchas de cobre sirven de ánodos (polo positivo) de la celda, mientras los cátodos (polo negativo) son láminas delgadas de cobre. Ambos electrodos se encuentran en una solución acuosa que contiene sulfato de cobre. Al aplicar una diferencia de potencial apropiada, causa la oxidación del cobre metálico a Cu⁺² en el ánodo y la reducción del Cu⁺² a Cu⁺metálico en el cátodo. El proceso ocurre gracias a que es más fácil que ocurra la reducción del Cu⁺² que la del agua.     electrorefinación del cobre