El Cobre

Integrantes: Felipe Calderara Sebastian DiezProfesor: Edgardo Müller

Introducción

En este trabajo expondremos una visión general de lo que es el cobre, pero fundamentalmente centrado en uno de sus aspectos menos conocidos: el proceso productivo de obtención de metal cobre, pasando por todas sus etapas , desde la extracción de minerales sulfurados y oxidados, hasta las modernas técnicas de bio-obtencion. También veremos un resumen de la importancia económica del cobre en un ámbito tecnológico.

Definición

• El cobre es el elemento numero 29. Es un metal de transición que en estado puro toma un color rojizo. Los minerales de cobre se clasifican en dos tipos, según los elementos con los que esten combinados: Los minerales Sulfurados y los Oxidados.

• Minerales Sulfurados:

• Minerales oxidados:

Historia del Cobre

• Los primeros usos documentados del cobre se remiten al año 6.500 A.C., en el Asia Menor, donde se utilizaba como parte de ornamentos. La época de 6.500-4.000 años A.C. recibe el nombre de Edad del Cobre

• Con el descubrimiento del Bronce, hacia el año 4.000 A. C. , se inicia la Edad del bronce (4.000 A.C.- 2.000 A.C. ) . Con esta aleación del cobre, se fabrican utensilios resistentes a la corrosión y de gran flexibilidad.

• Pierde importancia hacia la Edad Media por la incorporación del hierro y el acero en la industria bélica.

• Vuelve a ganar su importancia en el año 1.836, cuando el físico Inglés Michael Faraday, utiliza un disco de cobre para conducir la electricidad a través del movimiento, con lo que queda establecido como uno de los materiales mas electro conductores que existe, estableciendo su nueva importancia , como parte de circuitos para conducir la electricidad.

Historia de la industria metalúrgica delcobre en Chile

• El primer registro del uso del cobre data del año 500 A.C.• En el año 1850, se aprueba el Tratado de Washington,

que permite que el 20% del cobre (que era privado) , ingresara directamente al Estado de Chile

• En 1971 se aprueba una ley que expropia todas las industrias privadas del cobre, haciendo que el 100% de los ingresos del cobre decanten en el Estado.

• En 1976, se crea la Corporación De Cobre (CODELCO), cuya misión es administrar las operaciones de producción de cobre, y de gestionar los gastos e ingresos de la Industria.

Configuración electrónica del cobre

• La configuración electrónica resumida del cobre es ([Ar] 18 4s23d9), pero que se presenta de una manera hibridada ([Ar] 18 4s13d10), con uno de los electrones del orbital S saltando hacia el orbital d. Esta anomalía electrónica que presenta el cobre le permite tener su ultimo orbital completo, que, junto a su baja resistividad eléctrica, permiten que (como elemento), sea un excelente conductor.

Aleaciones del cobre

• Como la gran mayoría de los metales, al cobre se le han añadido diferentes metales para generar aleaciones (mezclas homogéneas solidas). Las principales son:

• 1) Bronce: Es la mezcla de Cobre con Estaño. Es un material muy flexible y resistente, así como dúctil y maleable. Se utiliza principalmente en monedas, instrumentos musicales y como joya.

• 2) Latón : Es la aleación de cobre con zinc (este ultimo siempre debe estar en un porcentaje menor a 20%, en usos industriales). Al igual que el bronce, es sumamente resistente a la corrosión y por ello, es utilizado en lengüetas e instrumentos musicales principalmente de viento.

Tipos de Mina

• Dependiendo de la ubicación del mineral de cobre que se quiera extraer, existen fundamentalmente dos tipos de yacimiento, los cuales son:

• 1) Subterráneos: el mineral de cobre se encuentra por debajo de la corteza terrestre, ya sea bajo una montaña o bajo un valle

• 2) A Tajo Abierto o de Rajo Abierto: en este caso, el mineral explotable se encuentra por sobre la corteza terrestre, o muy cercana a ella.

• Minas a Tajo abierto

Minas Subterráneas

Procesos de obtención del Cobre

• Exploración geológica: Es el primer paso en todo proceso de obtención de un mineral, y corresponde a la búsqueda de un yacimiento explotable de compuestos de cobre. Esta está dividida en tres etapas:– Exploración Básica– Exploración Intermedia– Exploración Avanzada

Exploración Básica

• En esta etapa, se efectúa un reconocimiento de un área extensa, con el fin de encontrar algún indicio favorable que indique un yacimiento. A través de un satélite y de un mapa geológico, un geólogo es capaz de seleccionar un área favorable para iniciar este primer proceso. Luego, un equipo viaja al lugar en busca de minerales de colores que indiquen que existen acumulaciones de compuestos útiles para la extracción del cobre.

Exploración Intermedia

• El objetivo de esta etapa es confirmar la presencia de minerales de cobre en las profundidades del yacimiento, de acuerdo con la información recopilada en la etapa anterior.

• Una vez localizada el área de interés, se realizan con mayor detalle trabajos geofísicos tales como magnetometría, gravimetría, resistividad, etc. y trabajos geoquímicos como la obtención y análisis químicos de muestras de superficie. Junto con estos análisis se interpretan las características que interesan en diferentes mapas, lo que permite aumentar la precisión y reducir el radio de búsqueda del mineral.

• Con la información que se obtiene de los análisis anteriores, permite diseñar la perforación de algunos sondajes exploratorios para extraer muestras de distintas profundidades y determinar la posible continuación de la mineralización bajo la superficie.

Exploración Avanzada

• El objetivo de esta etapa es reconocer con mayor exactitud la forma y la extensión del yacimiento estudiado, así como la “calidad” o pureza del mineral que se encuentra, siguiendo la ley del mineral.

• Estas determinaciones se realizan a través de los sondajes a una profundidad de entre 200 y 300 metros, en la zona de óxidos y/o sulfuros. A través de lo mencionado, se logra obtener una muestra capaz de determinar la ley mineral y además se determina el tipo de mineral y la forma del yacimiento.

• Con estos datos ya obtenidos, se logra constituir la primera información fundamental para el diseño de una futura explotación, ya que permiten aproximar cual será el comportamiento que tendrá el yacimiento frente a la futura extracción de mineral, y el posible rendimiento económico de este último. Con esta información, se puede hacer una estimación de los recursos de mineral contenidos en el yacimiento, en miles o millones de toneladas, con una ley que normalmente fluctúa entre 0,2% y 3% en peso de cobre total contenido, la cual es analizada por los ingenieros de minas, quienes mediante metodologías especializadas determinan el sistema de explotación, realizan un diseño preliminar de la mina e instalaciones de planta y calculan las expectativas económicas y la vida útil de la futura operación.

Proceso de Extracción

• A través de este proceso, se logra extraer , desde un yacimiento, la porción mineralizada con cobre, para su posterior envío a una planta de refinación para la obtención de cobre y otras sustancias potencialmente explotables. En esta etapa se diferencian la extracción de una mina subterránea y una de tajo o a rajo abierto, según las cuales siguen distintos procesos de obtención.

Extracción Subterránea

• esta extracción es necesaria cuando el mineral que se quiere obtener se encuentra bajo la superficie terrestre. El objetivo es realizar la extracción de las rocas que contienen minerales de cobre de grandes yacimientos y que se encuentran bajo una cubierta estéril de espesor considerable, por ejemplo al interior de un cerro. Con tal propósito, se construyen labores subterráneas en la roca desde la superficie para acceder a las zonas explotables. Las labores subterráneas pueden ser horizontales (túneles o galerías), verticales (piques) o inclinadas (rampas) y se ubican en los diferentes niveles que permiten fragmentar, cargar y transportar el mineral desde el interior de la mina hasta la planta.

• Para este eslabón de la cadena productiva del cobre existe una variedad de métodos de explotación subterránea, pero el más utilizado es el conocido como hundimiento por bloques; el cual consiste en provocar el desprendimiento de una porción de la roca del resto del yacimiento que la rodea. Para ello y mediante el uso de explosivos, la base de una columna de roca mineralizada se derrumbe, logrando así, que la columna se fracture gradualmente hacia arriba y se desplome hacia los puntos de extracción ubicados con antelación para captar la mayoría del material quebrado de la columna. Los bloques de producción están agrupados de acuerdo a su ubicación dentro de la mina, constituyendo áreas de producción

• Según su ubicación dentro de la mina, los “bloques” de producción logran establecer a su vez áreas de producción. Cada una de estas áreas cuenta con una red de túneles y piques que se distribuyen en diferentes niveles…

Nivel de hundimiento

• En este nivel, se perfora la base de una columna de material mineral. En estas perforaciones se introducen explosivos, cuya explosión produce la fragmentación total de la base del bloque hasta una cierta altura. Cuando se retira el primer material que se ha fragmentado, el resto de la roca queda colgando hasta que se empieza a su vez a fragmentar por efecto gravitacional y produce el hundimiento progresivo del resto de la columna

Nivel de producción

• Este es el nivel de túneles en donde es recolectado el material fragmentado que se obtuvo del nivel anteriormente mencionado, y es llevado hacia el siguiente nivel. Se encuentra a unos 14 m por debajo del nivel de hundimiento, con el cual está comunicado mediante piques que captan, en forma de embudos, el mineral desde el nivel de hundimiento.

En el nivel de producción, el mineral es traspasado hacia el nivel de transporte situado más abajo, mediante un trabajo manual o utilizando equipos especiales.

• En estos lugares, conocidos como puntos de vaciado, hay un sistema de parrillas que dejan pasar el mineral hasta cierto tamaño. Los fragmentos de roca que exceden este tamaño son reducidos mediante martillos picadores móviles o, si es necesario, a través de un proceso de tronadura secundario.

Subnivel de ventilación

• Este “subnivel”, ya que no cumple una función directa en la extracción del cobre, corresponde a una red de galerías que se ubican por debajo del nivel de producción. La principal función de las antes mencionadas galerías es la de introducir conducir aire fresco, captado desde la superficie, hacia los lugares donde se está trabajando, y retirar el aire contaminado por los gases de tronadura y de equipos diesel, para luego poder enviarlo a la superficie.

Nivel de traspaso

• De la misma manera que el subnivel anterior, este corresponde a una serie de galerías que permiten controlar el paso del mineral desde el nivel de producción hasta el nivel de transporte.En el caso de mineral grueso, seguirá en el interior de la mina, donde será enviado al chancador primario, en pos de reducir su tamaño, con el objeto de poder ser transportado hacia la planta de refinación. En algunos casos, es necesario reducir el tamaño de los bloques mayores (colpas). Para esto, se dispone de sistemas de martillos picadores fijos.

Nivel de transporte

• En este, el ultimo nivel de extracción del mineral del cobre subterráneo, se ubica el ferrocarril, en cuyos carros se carga el mineral para ser transportado hacia la planta ubicada en la superficie.

• Durante la extracción, el mineral se mantiene en los piques de traspaso, los cuales se mantienen llenos. El mineral es vaciado a los carros mediante un sistema de cierre hidráulico, ubicado en la parte inferior de dichos piques, conocido como buzón. Para que la operación pueda ser realizada con mayor presteza, el ferrocarril por lo general es cargado mientras esta en movimiento. Cada carro transporta aproximadamente 80 toneladas y el tren completo es capaz de transportar unas 1.300 toneladas en cada viaje.

El Ferrocarril LHD (maquinaria pesada que se utiliza

para llevar el material extraído a los canales de transporte)

Extracción a tajo abierto

• En este caso, la extracción proviene de un yacimiento que ya no se encuentra en las entrañas de la tierra, sino que se encuentra sobre la superficie terrestre. Por lo general este tipo de minas presentan una forma más definida que las anteriormente mencionadas, y además su explotación no está necesariamente restringida al espacio, como en las extracciones subterráneas, por lo que se puede utilizar maquinaria de mayor tamaño para las operaciones de obtención mineral.

Mina de Chuquicamata

• La mina, a medida que es explotada, se ve aumentada en sus dimensiones laterales y de profundidad, ya que se requiere mayor profundidad para mantener la estabilidad de la mina mientras esta se explota. Para mantener la estabilidad de esta también se establecieron parámetros geométricos de explotación, de manera que sea mejor soportada por la mina el proceso productivo, y más segura la faena para los trabajadores.

Parámetros de forma

• Banco: Estos corresponden a cada uno de los horizontes-o bordes- mediante los cuales se extrae el material. Este se va cortando por el horizonte inferior, dando una impresión de escalón (por eso las minas a rajo abierto se ven de forma escalonada).

• Berma: Es una franja de la cara horizontal de un banco, que genera un borde, y esta especialmente calculada para detener los derrumbes de roca que se pudiesen producir.

• Angulo de talud: El talud o pared de la mina es el plano inclinado que se forma por la sucesión de las caras verticales de los bancos y las bermas respectivas, formando una especie de triangulo rectángulo. Este plano presenta una inclinación de 45° a 58° con respecto a la horizontal, que va depender de la calidad geotécnica (dureza, fracturamiento, alteración, presencia de agua) de las rocas que conforman la pared misma de la mina.

• Rampa: es el camino en pendiente que permite que transiten los distintos equipos de extracción por entre los bancos de la mina. Tiene un ancho útil de 25 m, para poder garantizar la movilidad segura de camiones de gran carga en ambos sentidos de movimiento.

Pasos de una extracción a tajo abierto

• Perforación: En esta etapa, se producen perforaciones intencionadas en los anteriormente mencionados bancos. Estas perforaciones deben realizarse a distancias previamente acordadas, y equidistantes entre si, generalmente entre 8 y 12 m (malla de perforación), de manera que atraviesen toda la altura del banco para que, al introducirse los explosivos, la detonación permita fragmentar la roca.

En orden de realizar estas perforaciones, se utilizan grandes equipos eléctricos de perforación, los que permiten perforar un hoyo de 15 m de longitud en escasos 20 minutos.

• Tronadura: En cada perforación provocada anteriormente, se le añade una masa explosiva. Luego, se introduce un detonante de encendido eléctrico, con el que se procede a provocar la explosión mediante control remoto. Entre cada detonación se establece una serie secuencias (entre los distintos hoyos de una tronadura), para que así la roca se vea disgregada en etapas partiendo de la cara expuesta del banco hacia adentro, con diferencias mínimas de tiempo entre cada detonación (hablando de fracciones de segundo entre cada una de ellas).

El producto obtenido es la roca mineralizada fragmentada de un tamaño suficientemente pequeño (en general menor que 1 m de diámetro) como para ser cargada y transportada por los equipos mineros y alimentar al chancador primario (al igual que en el proceso de extracción subterránea, dentro de la mina), en donde se inicia el proceso de reducción de tamaño en un sistema en línea hasta llegar a la planta de tratamiento.

• Carguío: El material previamente tronado es cargado en camiones de gran tonelaje mediante el uso de maquinarias especificas, tales como palas eléctricas o cargadores frontales. Estos dispositivos colman la capacidad de los camiones de transporte, en una operación continua desde que queda disponible el banco después de la tronadura.Las palas eléctricas tienen capacidad para cargar entre 70 a 100 toneladas de material de una sola vez, por lo que solo es necesario que realicen dos o tres movimientos para llenar cada uno de los camiones. Los cargadores tienen menor capacidad y en minas de gran tamaño son utilizados sólo para trabajos especiales.

Molienda

• Para el transporte del material mineralizado y el material estéril, se utilizan camiones de gran tonelaje, por ejemplo 240 o 300 toneladas. Éstos transportan el material desde el frente de carguío a sus diferentes destinos: el mineral con una buena ley, es enviado al chancador primario, el material estéril es enviado a botaderos y el mineral de baja ley es enviado a botaderos especiales.

Se hacen orificios en el suelo Para realizar la tronadura Tronadura llevándose a cabo

Carguío

Chancado

• Luego de la extracción, el material que ha sido obtenido en la mina , debe ser reducido en tamaño antes de ir a la planta de obtención de cobre puro. Para eso se pasa por el proceso de chancado. Destacan tres etapas dentro de este proceso

• Etapa Primaria: en esta etapa inicial, el chancador primario reduce rocas de hasta casi un metro de diámetro, a uno mucho menor, de 8 pulgadas (alrededor de 20 centímetros) de diámetro.

• Etapa secundaria: En esta etapa, el materialmente previamente reducido a 20 centímetros de radio, se vuelve a reducir de manera que llega a tener 3 pulgadas de diámetro (aproximadamente, unos 7,7 centímetros)

• Etapa terciaria: Etapa terciaria: Etapa final del chancado, en la que el material de 3 pulgadas de diámetro es reducido a su anchura final, idealmente de ½ pulgada de diámetro, es decir, unos 1,27 centímetros.

• Durante todo el proceso de chancado, se utilizan unas maquinas llamadas chancadores. En la imagen de arriba, se puede observar un ejemplo típico de chancador primario.

Molienda

• Aunque el material que ingresó “bruto” a la planta de refinación ya ha sido transformado drásticamente, todavía no alcanza un estado óptimo para la obtención del cobre de alta pureza.

• En sí, el proceso de molienda consiste en añadir suficiente agua al material mineralizado reducido, de manera que se consigue un fluido lechoso, a través de grandes maquinas giratorias, las que también reducen el tamaño de las partículas que componen el mineral (aproximadamente a unos 0.18 mm de diámetro), además de añadirle los compuestos necesarios para la siguiente etapa del proceso productivo: la flotación.

Tipos de molienda

• Molienda convencional: • En este tipo de molienda, la materia prima que se utiliza es la obtenida luego del chancado

terciario, y consta de dos etapas; utilizando un molino de barras; y/o el molino de bolas, en ese orden.

• Molino de barras: Este equipo posee en su interior barras de acero de unas 3,5 pulgadas (9 centímetros, aprox.). Estas barras, que se encuentran libres dentro de la inmensa maquinaria, caen sobre el material gracias a que el molino gira continuamente, y así, logran formar un material fragmentado de manera mucho más fina que en el proceso de chancado. A través de la cinta transportadora, el material pasa al siguiente molino, continuando la cadena de producción.

• Molino de bolas: este aparato, a diferencia del anterior, recibe su nombre gracias a que está lleno de bolas de acero de aproximadamente el mismo tamaño que las barras. Mediante el mismo principio de movimiento rotatorio, las bolas van cayendo múltiples veces sobre el mineral ya reducido, logrando hacerlo mucho mas diluido , es decir, bajando su concentración dentro de la mezcla

• Es importante también señalar que en este proceso, el mineral fragmentado se mezcla con agua, para que se pueda reducir su concentración, y lograr que las consiguientes reacciones sean más rápidas y eficientes.

Molino de barras

Molino de bolas

• Molienda S.A.G.:• En este proceso, el material ingresa proveniente del chancador

primario, saltándose las dos últimas etapas de este mismo proceso. Primero, es importante definir la sigla S.A.G., la cual consiste en molino Semi-Autógeno, es decir, que parte del trabajo de disgregación del material no es realizado mecánicamente, sino que se realiza a través de una mezcla de agua y cal. El resto del trabajo de molienda lo realizan bolas metálicas del mismo estilo del molino de bolas, descrito anteriormente, y con el mismo aprovechamiento de la energía gravitacional en la caída de las esferas metálicas sobre el material.

• Este proceso está enfocado en producir material directamente utilizable para la etapa de flotación.

Procesos para minerales sulfurados y oxidados

• Con el objeto de obtener el cobre puro, se extraen los elementos o compuestos que están unidos a éste. Como existen dos tipos de compuestos (oxidados y sulfurados), estos siguen distintos procesos específicos que son:

• 1) Sulfurados• 2)Oxidados

Flotación• En este proceso, se busca separar el cobre elemental de los compuestos como

molibdenita y compuestos sulfurados. La primera fase consta en reunir todo el material previamente reducido físicamente en una celda llamada “celda de flotación”. Luego se agregan los siguientes reactivos:

• Reactivos espumantes: Se utilizan para producir burbujas resistentes.• Reactivos colectores: Se utilizan para impregnar las partículas de sulfuros de

cobre y de molibdeno para que se separen del agua (efecto hidrófobo) y se adhieran a las burbujas (aerofilia), ya que el metal tiende al efecto inverso

• Reactivos depresantes: Estos provocan el efecto contrario al de los reactivos colectores, para evitar la recolección de otros minerales como la pirita, que es un sulfuro que no tiene cobre, y que , por lo tanto , no es de interés (ganga).

• Otros aditivos: Como la cal, que sirve para estabilizar la acidez de la mezcla en un valor de pH determinado, proporcionando el ambiente apto para que ocurra todo el proceso de flotación.

• Consta, por lo tanto de tres fases:

• Fase sólida: corresponde a las materias que se quiere separar (material mineral).

• Fase liquida: es el medio por el cual se llevan a cabo dichas separaciones.

• Fase gaseosa: se refiere al aire inyectado en la pulpa para poder formar las burbujas, que son los centros sobre los cuales se adhieren las partículas sólidas.

• El proceso de flotación se repite varias veces, de manera que se pueda obtener cada vez un material mas y mas concentrado. Entre estas etapas de separación, se lleva a cabo una recuperación del mineral Molibdenita (MoS2), del cual se obtiene a la postre, el mineral molibdeno.

Fundición • Luego del proceso de flotación, el mineral se lleva a los hornos fundidores, donde

se busca aumentar aun mas la pureza del mineral cobre. Para eso, se llevan a cabo diversas etapas, las cuales son :

• Recepción y muestreo: En esta etapa se recibe el mineral de la etapa anterior, y se evalúa si puede ser sometido al proceso de fundición o si debe ser devuelto a una etapa anterior, sobre todo evaluando la humedad de la mezcla , la cual no debe ser mayor a 8%. Además, se llevan a cabo estudios sobre la concentración de azufre, u otro mineral.

• Fusión: Se expone al material a temperaturas muy altas (de entre 1.100 y 1.200 grados centígrados) , para provocar un cambio de fase, de solido a liquido, ya que el mineral debe ser tratado en este estado. La fusión se puede llevar a cabo de dos formas: en el horno de reverbero para la fusión tradicional y el convertidor modificado Teniente (CMT) que realiza en una sola operación la fusión y la conversión

• Conversión: Mediante esta etapa, se tratan los productos obtenidos en la fusión, para obtener cobre de alta pureza. Para esto se utilizan hornos convertidores convencionales llamados Peirce-Smith.

• Este es un proceso cerrado, es decir, una misma carga es tratada y llevada hasta el final, sin recarga de material. Finamente se obtiene cobre blíster, con una pureza de 96% de cobre.

• Pirorrefinación: En esta fase, se incrementa la pureza del cobre blíster obtenido de la conversión. Consta en eliminar el porcentaje de oxígeno presente en este tipo de cobre, llegando a concentraciones de 99,7 % de cobre. En este caso, la ignición de la madera permite captar el oxígeno que contiene el cobre blíster y se transforma en CO2, él cual es liberado a la atmósfera.

• De esta forma, la pureza del cobre se incrementa a 99,7% y el producto se denomina cobre RAF (refinado a fuego).

Electro refinación • En este proceso se transforman los ánodos producidos en el proceso de

fundición a cátodos de cobre electrolítico de alta pureza mediante dos etapas:

• La electrólisis: Permite refinar el cobre anódico, mediante la aplicación de corriente eléctrica, obteniéndose cátodos de cobre de alta pureza (99,99%).

• Este proceso es continuo durante 20 días. El día 10, se extraen los cátodos y se remplazan por otros y los ánodos se dejan 10 días más y se remplazan por unos nuevos. De esta forma, al final del día 20, nuevamente se extraen los cátodos y se renuevan los ánodos.

Los otros componentes del ánodo que no se disuelven, se quedan en el fondo de las celdas electrolíticas, formando barro anódico, el cual es bombeado y almacenado para extraerle su contenido metálico (oro, plata, selenio, platino y paladio).

• Cosecha de cátodos: El objetivo de esta etapa es obtener los cátodos y asegurar su calidad para despacharlos. Una vez terminado el proceso de refinación del cobre por electrólisis, cada 10 días los cátodos son sacados de las celdas y se examinan cuidadosamente para asegurar su calidad, descartando todos aquellos cátodos que tengan algún defecto.

Lixiviación

• Es un proceso hidrometalúrgico que permite obtener el cobre de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una disolución de ácido sulfúrico y agua. Este proceso se basa en que los minerales oxidados son sensibles al ataque de soluciones ácidas.

• Primera etapa: Lixiviación en pilas

• Chancado• Después de obtener el material de la mina, que contiene minerales oxidados de

cobre, es fragmentado mediante chancado primario y secundario, con el objeto de obtener un material mineralizado de un tamaño máximo de 1,5 a ¾ pulgadas. Este tamaño es suficiente para dejar expuestos los minerales oxidados de cobre a la infiltración de la solución ácida.

• Formación de la pila• El material chancado es llevado mediante correas transportadoras hacia el lugar

donde se formará la pila. En este trayecto el material es sometido al proceso de curado, que es en donde se le aplica una solución de agua y acido sulfúrico, con motivo de iniciar en el camino el proceso de sulfatación del cobre contenido en los minerales oxidados. En su destino, el mineral es descargado mediante un equipo esparcidor gigantesco, el cual lo va depositando ordenadamente, formando así la pila de lixiviación. Sobre esta pila se instala un sistema de riego por goteo y aspersores que van cubriendo toda el área expuesta.

• Bajo las pilas de material a lixiviar se instala previamente una membrana impermeable sobre la cual se dispone un sistema de tuberías ranuradas que permiten recoger las soluciones que se infiltran a través del material.

• Sistema de riego• A través del sistema de riego por goteo y de los aspersores, se vierte

lentamente una solución ácida de agua con ácido sulfúrico en la superficie de las pilas. Esta solución se infiltra en la pila hasta su base, actuando rápidamente. La solución disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados, formando una solución de sulfato de cobre, la que es recogida por el sistema de drenaje, y llevada fuera del sector de las pilas en canaletas impermeabilizadas.

• La lixiviación se mantiene por 45 a 60 días, después de lo cual se asume que se ha agotado casi completamente la cantidad de cobre lixiviable. El ripio es transportado mediante correas a botaderos donde se podría reiniciar un segundo proceso de lixiviación para extraer el resto de cobre.

• De este proceso se obtienen soluciones de sulfato de cobre (CUSO4), que son llevadas a diversos estanques donde se limpian eliminándose las partículas sólidas que pudieran haber sido arrastradas. Estas soluciones de sulfato de cobre limpias son llevadas a planta de extracción por solvente.

• Segunda etapa: extracción por solvente• En esta etapa la solución que viene de las pilas de lixiviación, se libera

de impurezas y se concentra su contenido de cobre mediante una extracción iónica.

• Para extraer el cobre de las soluciones de sulfato de cobre, ésta se mezcla con una solución de parafina y resina orgánica. La resina de esta solución captura los iones de cobre (CU+2) en forma selectiva. De esta reacción se obtiene por un lado un complejo resina-cobre y por otro una solución empobrecida en cobre que se denomina refino, la que se reutiliza en el proceso de lixiviación y se recupera en las soluciones que se obtienen del proceso.

• El compuesto de resina-cobre es tratado en forma independiente con una solución electrolito rica en ácido, la cual provoca la descarga del cobre desde la resina hacia el electrolito, mejorando la concentración del cobre en esta solución. Esta es la solución que se lleva a la planta de electroobtención.

• Tercera etapa: Electroobtención • En esta fase se desarrolla un proceso electrometalúrgico mediante el cual se

recupera el cobre disuelto en una solución concentrada de cobre.• Mediante este proceso se recupera el cobre de una solución electrolito

concentrado para producir cátodos de alta pureza de cobre (99, 99%) muy cotizados en el mercado.

• La solución electrolítica que contiene el cobre en forma de sulfato de cobre (Cu SO4) es trasladada a las celdas de electroobtención, los cuales son estanques rectangulares, que tienen dispuestas en su interior y sumergidas en solución, unas placas metálicas (corresponden a un ánodo y un cátodo alternadamente).

• Cuando la solución de sulfato de cobre esta en las celdas, se hace circular una muy baja cantidad electricidad estable, haciendo un circuito conectado a todas las celdas, para que así, todas reciban esta corriente eléctrica.

• Al transcurrir seis o siete días, en este proceso de electroobtención, se produce la cosecha de cátodos. En este tiempo se ha depositado cobre con una pureza de 99,99% en ambas caras del cátodo. Luego de finalizar el proceso de electroobtención, los cátodos son limpiados y pulidos (residuos y impurezas son devueltas al proceso de obtención), el producto es embalado y luego despachado.

Biolixiviación • La biolixiviación es una tecnología que emplea bacterias específicas para extraer un

metal de valor como uranio, cobre, zinc, níquel o cobalto, presente en la mina o en un concentrado mineral. El producto final de la biolixiviación es una solución ácida que contiene metal en su forma soluble.

• La más conocida es la “Acidithiobacillus ferrooxidans”; su nombre nos indica varias cosas: “acidithiobacillus” es acidófilo porque crece en pH ácido, es “thio” porque es capaz de oxidar compuestos de azufre, es un “bacillus” porque tiene forma de bastón y “ferrooxidans”, porque además puede oxidar el fierro.

• Estos microrganismos se alimentan principalmente de dos impurezas que hay que extraer del mineral para producir cobre: el azufre, que las bacterias pueden oxidar y convertir en ácido sulfúrico y el fierro, el cual es precipitado sobre el mineral de descarte, lo que permite lograr una disolución más barata y simple.

• Las bacterias disuelven las rocas o minerales y los solubilizan, por eso el proceso se llama biolixiviación o lixiviación biológica. Mediante una reacción de oxidación, las bacterias extraen los electrones y disuelven el sulfuro de cobre (CuS), que es sólido, obteniendo una solución de sulfato de cobre (CuSO4) a partir de la cual se puede recuperar el cobre como metal.

Tipos de cobre

• Debido a la amplia gama de tratamientos para la extracción de cobre “puro”, existen distintos tipos de cobre (ya sea debido a su proceso productivo en particular , o al grado de pureza que estos presentan). Los principales tipos de cobre refinado son:

• 1) Cobre Blíster• 2)Cobre RAF• 3) Cobre electrolítico de alto grado de pureza

(99,99%)

Cobre Blíster

• Se obtiene a partir del material sulfurado luego de que este es fundido, a través de un proceso que se conoce como conversión. La reacción química de obtención es:

Cobre RAF

• La sigla RAF corresponde a cobre Refinado al Fuego. Se obtiene como derivado del proceso de fundición a partir del cobre blíster, específicamente la pirorrefinación. Tiene un índice de pureza de 99,7% (concentración de cobre).

Cobre Electrolítico

• A partir del cobre RAF , se preparan celdas electrolíticas. A través del paso de electricidad desde un ánodo hacia un cátodo. Las reacciones (respectivamente) , son:

Subproductos del cobre

• A través del proceso de purificación del cobre, se obtienen compuestos que son utilizables en otras industrias. Entre ellos están:

• El molibdeno: elemento numero 42 de la tabla periódica. Se utiliza principalmente en la industria del acero, ya que (como aleación), es tremendamente resistente a las altas temperaturas y la corrosión. Es, por lo tanto, parte de piezas de avión, piezas de automóviles, como pigmento de pinturas. Otra variable es el isotopo inestable Tecnetium, ( Mo), que se utiliza en la radiación medica, ya que no emite partículas ionizantes, y permite una buena visualización de los órganos profundos.

• Acido Sulfúrico: Es un derivado de los ánodos del cobre electrolítico. Es muy utilizado en la industria de los fertilizantes, cuando se hacen reaccionar ácido nítrico y sulfúrico con amoniaco, lo cual produce nitro sulfato amónico, un fertilizante muy utilizado en el mundo.

Usos del cobre

• El cobre ha sido utilizado durante casi 8.000 años, y algunos de sus usos mas destacados son:

• *Cableado eléctrico:

• Disipadores de calor (radiadores):

• Tuberías:

• Monedas (bronce):

Conclusión