La Industria Del Cobre y Zinc

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UNIVERSIDAD CATÓLICA DE TRUJILLO “BENEDICTO XVI” INGENIERIA INDUSTRIAL VI CURSO: PROCESOS INDUSTRIALES Tema: INDUSTRIA DEL COBRE Y DEL ZINC Docente: ING.TULIA JAVE GUTIERREZ ALUMNO: JHONY ALEXIS FLORES GUARNIZ Año 2015

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informe de produccion de cu y zn

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UNIVERSIDAD CATLICA DE TRUJILLOBENEDICTO XVIINGENIERIA INDUSTRIAL VICURSO: PROCESOS INDUSTRIALES Tema: INDUSTRIA DEL COBRE Y DEL ZINCDocente: ING.TULIA JAVE GUTIERREZALUMNO: JHONY ALEXIS FLORES GUARNIZ

Ao 2015LA INDUSTRIA DEL COBREI. CONCEPTOS BSICOS:El cobre es un recurso natural no renovable extrado de la corteza terrestre. Fue el primer metal utilizado por el hombre, bajo la forma de cobre nativo o natural de alta pureza, en la fabricacin de herramientas y productos de ornamentacin. Pero, no es hasta comienzos del siglo XX, con la instalacin de grandes generadores elctricos y lneas de transmisin y distribucin de energa, que el cobre se transforma en uno de los metales ms utilizados en el mundo debido al aumento de la demanda de electricidad junto con la adopcin del cobre como referencia estndar de conductividad elctrica por la Comisin Electrotcnica Internacional (CEI) en 1913.El cobre refinado para uso industrial puede ser obtenido a travs de dos procesos de acuerdo a las caractersticas propias de cada yacimiento: Electro-obtencin (SX-EW) y/o Flotacin. Como se describe en Agostini (2006), estos procesos se pueden explicar en cuatro pasos: Produccin de mina, concentracin, fundicin y refinado. En el proceso de produccin de mina se extrae la parte mineralizada y otros elementos del macizo rocoso de la mina por medio de los sub-procesos de perforacin y tronadura, carguo y transporte y el posterior chancado (trituracin). El tratamiento del material chancado depende de si se trata de mineral oxidado (Electro-obtencin) o mineral sulfurado (Flotacin), para el primero el material chancado es almacenado en una planta de lixiviacin que separa los residuos y otros minerales del cobre para obtener un nodo de cobre concentrado y purificado, mientras que para el segundo el material chancado es nuevamente molido y el cobre es separado de otros minerales e impurezas por medio de un proceso de flotacin para obtener concentrado de cobre. ste ltimo es posteriormente fundido para remover otros minerales como fierro o azufre de lo cual se obtiene un nodo de cobre 99.5% puro. Finalmente en la etapa de refinacin los nodos de cobre en forma de lminas son sumergidos en piscinas con una solucin de agua y cido sulfrico y por medio de electrolisis se obtiene un ctodo de cobre con una pureza del 99.9%, el cual es el producto final para el consumo industrial

II. INFORMACIN GENERALIZADA:Elcobre(dellatncuprum, y ste delgriegokypros), cuyo smbolo esCu, es elelemento qumicodenmero atmico29. Se trata de unmetal de transicinde color rojizo ybrillometlico que, junto con laplatay eloro, forma parte de la llamadafamilia del cobre, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad (el segundo despus de la plata). Gracias a su altaconductividad elctrica,ductilidadymaleabilidad, se ha convertido en el material ms utilizado para fabricarcables elctricosy otros componenteselctricosyelectrnicos.El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de aleaciones que generalmente presentan mejores propiedades mecnicas, aunque tienen una conductividad elctrica menor. Las ms importantes son conocidas con el nombre debroncesy latones. Por otra parte, el cobre es un metal duradero porque se puedereciclarun nmero casi ilimitado de veces sin que pierda sus propiedades mecnicas.Fue uno de los primeros metales en ser utilizado por el ser humano en laprehistoria. El cobre y su aleacin con elestao, el bronce, adquirieron tanta importancia que los historiadores han llamadoEdad del CobreyEdad del Broncea dos periodos de la Antigedad. Aunque su uso perdi importancia relativa con el desarrollo de lasiderurgia, el cobre y sus aleaciones siguieron siendo empleados para hacer objetos tan diversos comomonedas,campanasycaones. A partir delsiglo XIX, concretamente de la invencin delgenerador elctricoen1831porFaraday, el cobre se convirti de nuevo en un metal estratgico, al ser la materia prima principal de cables e instalaciones elctricas.. El cobre es el tercer metal ms utilizado en el mundo, por detrs delhierroy elaluminio.Propiedades y caractersticas del cobre

a) Propiedades fsicas

CubiertadelPalacio de los DeportesdeMxico D. F.construida en 1968 con cobre expuesto a la intemperie.El cobre posee varias propiedades fsicas que propician su uso industrial en mltiples aplicaciones, siendo el tercer metal, despus del hierroy delaluminio, ms consumido en el mundo. Es de color rojizo y debrillometlico y, despus de laplata, es el elemento con mayor conductividad elctrica y trmica. Es un material abundante en la naturaleza; tiene un precio accesible y sereciclade forma indefinida; formaaleacionespara mejorar las prestaciones mecnicas y es resistente a lacorrosinyoxidacin.b) Propiedades mecnicasTanto el cobre como sus aleaciones tienen una buenamaquinabilidad, es decir, son fciles demecanizar. El cobre posee muy buenaductilidadymaleabilidadlo que permite producir lminas e hilos muy delgados y finos. Es un metal blando, con un ndice de dureza 3 en laescala de Mohs(50 en laescala de Vickers) y su resistencia a latraccines de 210MPa, con unlmite elsticode 33,3MPa. Admiteprocesos de fabricacinde deformacin comolaminacinoforja, y procesos desoldaduray sus aleaciones adquieren propiedades diferentes contratamientos trmicoscomotempleyrecocido. En general, sus propiedades mejoran con bajas temperaturas lo que permite utilizarlo en aplicaciones criognicas.c) Caractersticas qumicas

Techumbrede cobre conptinadecardenilloen el ayuntamiento deMinneapolis(Minnesota).En la mayora de sus compuestos, el cobre presentaestados de oxidacinbajos, siendo el ms comn el +2, aunque tambin hay algunos con estado de oxidacin +1.Expuesto al aire, el color rojo salmn, inicial se torna rojo violeta por la formacin dexido cuproso(Cu2O) para ennegrecerse posteriormente por la formacin dexido cprico(CuO).La coloracin azul del Cu+2se debe a la formacin del ion [Cu (OH2)6]+2. Expuesto largo tiempo al aire hmedo, forma una capa adherente e impermeable decarbonatobsico(carbonato cprico) de color verde y venenoso.Tambin pueden formarseptinasdecardenillo, una mezcla venenosa de acetatos de cobre de color verdoso o azulado que se forma cuando los xidos de cobre reaccionan concido actico,que es el responsable del sabor delvinagrey se produce en procesos de fermentacin. Al emplear utensilios de cobre para la coccin de alimentos, deben tomarse precauciones para evitar intoxicaciones porcardenilloque, a pesar de su mal sabor, puede ser enmascarado con salsas y condimentos y ser ingerido.Los halgenos atacan con facilidad al cobre, especialmente en presencia de humedad. En seco, elcloroy elbromono producen efecto y el florsolo le ataca a temperaturas superiores a 500C. Elcloruro cuprosoy elcloruro cprico, combinados con el oxgeno y en presencia de humedad producencido clorhdrico, ocasionando unas manchas deatacamitaoparatacamita, de color verde plido a azul verdoso, suaves y polvorientas que no se fijan sobre la superficie y producen ms cloruros de cobre, iniciando de nuevo el ciclo de la erosin. Loscidos oxcidosatacan al cobre, por lo cual se utilizan estos cidos comodecapantes(cido sulfrico) yabrillantadores(cido ntrico). Elcido sulfricoreacciona con el cobre formando un sulfuro, CuS (covelina) o Cu2S (calcocita) de color negro y agua. Tambin pueden formarse sales desulfato cprico(antlerita) con colores de verde a azul verdoso.Estas sales son muy comunes en losnodosde losacumuladores de plomoque se emplean en losautomviles.

Disco de cobre obtenido mediante un proceso de colada continua (99,95% de pureza).Elcido ctricodisuelve el xido de cobre, por lo que se aplica para limpiar superficies de cobre, lustrando el metal y formandocitrato de cobre. Si despus de limpiar el cobre con cido ctrico, se vuelve a utilizar el mismo pao para limpiar superficies deplomo, elplomose baar de una capa externa de citrato de cobre ycitrato de plomocon un color rojizo y negro.

III. DESCRIPCION DEL PROCESO OBTENCION DEL COBRE

a) Chancado: etapa en la cual grandes mquinas reducen las rocas a un tamao uniforme de no ms de 1,2 cm.

b) Molienda: grandes molinos continan reduciendo el material, hasta llegar a unos 0,18 mm.

c) Flotacin: En esta etapa se genera espuma, cuyas burbujas atrapan el cobre y otros minerales sulfurados contenidos en la pulpa. Luego de varios ciclos, se recolecta y se seca esta espuma para obtener el concentrado de cobre que contina su purificacin.

4FeS +7 O2 4SO2+2Fe2O3Cu2S +2 O2 2CuO+SO22CuO +Cu2S 4Cu +SO2

d) Fundicin: para separar del concentrado de cobre otros minerales (fierro, azufre y slice) e impurezas, este es tratado a elevadas temperaturas en hornos especiales. Aqu se obtiene cobre RAF (refinada a fuego), el que es moldeado en placas llamadas nodos, que van a electro refinacin.

e) Lixiviacin: Las pilas de material mineralizado se riegan con una solucin de agua con cido sulfrico que disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados, formando una solucin de sulfato de cobre.Esta solucin escurre a travs de la pila, se recoge, luego se purifica y se concentra antes de llevarla al electro obtencin.f) Electro refinacin: los nodos provenientes de la fundicin se llevan a celdas electrolticas para su refinacin. De este proceso se obtienen ctodos de alta pureza o ctodos electrolticos, de 99,99% de cobre.

g) Electro obtencin: consiste en una electrlisis mediante la cual se recupera el cobre de la solucin proveniente de la lixiviacin, obtenindose ctodos de alta pureza.h) Ctodos: obtenidos del proceso de electro refinacin y de electro obtencin, son sometidos a procesos de revisin de calidad y luego seleccionados, pesados y apilados.i) Despacho y transporte: los ctodos son despachados en trenes o camiones hacia los puertos de embarque y desde ah, a los principales mercados compradores.

Formas de extraccin La extraccin de cobre se puede hacer desde una mina a tajo (rajo) abierto o subterrnea. La extraccin subterrnea: se realiza cuando un yacimiento presenta una cubierta de material estril muy espesa, lo que hace que la extraccin desde la superficie sea muy poco rentable. Para ello se realizan distintos tipos de faenas bajo el suelo, las que pueden ser horizontales en tneles o galeras, verticales en piques o inclinadas en rampas. La extraccin a tajo abierto: se hace cuando una mina presenta una forma regular y el mineral est ubicado en la superficie y el material estril que lo cubre pueda ser retirado con facilidad. Un rajo se construye con un determinado ngulo de talud, con bancos y bermas en las que se realizan las tronaduras (detonaciones), de donde sale el material que luego ser transportado por estas mismas vas en grandes camiones.

IV. Diagrama de flujo de proceso de obtencin del cobre

El proceso de produccin del cobre

Fuente: Elaboracin propia con base en CDA, Codelco.

V. PRODUCCION DE COBRE A NIVEL MUNDIAL

Produccin de cobre en el mundo en el 2010

Produccin de cobre en el mundo en el 2011

Produccin de cobre en el mundo en el 2012

Produccin de cobre en el mundo en el 2013

En el 2013,el Per se mantuvo como el tercer productor mundial decobrey an es superado por China y Chile, segn mostr un reporte elaborado por CRU Consulting: Metals, Mining and Fertilizer Advice.De acuerdo con la lista de la entidad, que agrupa a los 10 principales productores del metal rojo en el mundo, el Per ocupa la referida posicinal registrar una produccin de 1.353 toneladas mtricas (TM) de cobre.Sin embargo,Chilese volvi a posicionar como el lder el rnking al reportar una produccin de 5.788 TM de cobre, seguido por China con 1.596 TM. Como se conoce, Per se mantuvo en dicha lista como el segundo productor mundial hasta el 2011. No obstante, fue superado por China al ao siguiente.Segn detall CRU Consulting: Metals, Mining and Fertilizer Advice, la cuarta posicin en produccin de cobre en 2013 fue Estados Unidos (1.273 MM). Le sigue Australia, Congo, Zambia, Rusia, Canad e Indonesia.ElMinisterio de Energa y Minas(MEM) ha anunciado que se busca posicionar al Per como productor mundial de cobre. As, se estima que con la puesta en marcha de los proyectos minerosToromocho(Junn) yLas Bambas(Apurmac),la produccin nacional de cobre supere las 2.500 TM.Produccin de cobre en el 2013 en el mundoMiles de toneladas

PAISMILES DE TONELADAS METRICAS

1CHILE5.788

2CHINA1.596

3PERU1.353

4ESTADOS UNIDOS1.273

Produccin201120122013

Cobre1 235.3451 298.5641 305.29

zinc1 256.3831 281.2241 296.45

VI. PRODUCCION NACIONAL DE COBRE EN EL PER:

EL ZINCI. CONCEPTOS BSICOSElcincozinc(del alemnZink) es unelemento qumico esencialdenmero atmico30 y smboloZn, situado en el grupo 12 de latabla peridica de los elementos. Las variantes grficas zinc y cinc son ambas aceptadas como vlidas. La forma concinicial, cinc, es preferida por laReal Academia Espaolapor acomodarse mejor a las convencionesortogrficasdelespaol.Sin embargo, la forma conz, zinc, es la ms coherente con el origen de la palabra y, por tanto, con su smbolo qumico internacional (Zn), adems de concordar con la mayora de las lenguas europeas occidentales (ingls, francs, alemn, italiano, portugus, neerlands, etc. aunque no en todas).Caractersticas principales

Cinc puroEl cinc es unmetalomineral, a veces clasificado comometal de transicinaunque estrictamente no lo sea, ya que tanto el metal como su especie dispositiva presentan el conjunto orbital completo. Este elemento presenta cierto parecido con elmagnesio, y con el cadmiode su grupo, pero delmercuriose aparta mucho por las singulares propiedades fsicas y qumicas de ste (contraccin lantniday potentesefectos relativistas sobre orbitales de enlace). Es el 23 elemento ms abundante en laTierray una de sus aplicaciones ms importantes es elgalvanizadodelacero.Es un metal de color blanco azulado que arde en aire con llama verde azulada. El aire seco no le ataca pero en presencia de humedad se forma una capa superficial dexidoo carbonatobsico que asla al metal y lo protege de lacorrosin. Prcticamente el nico estado de oxidacin que presenta es el +2. El metal presenta una gran resistencia a ladeformacin plsticaen fro que disminuye en caliente, lo que obliga a laminarlo por encima de los 100C. No se puede endurecer poracritudy presenta el fenmeno defluenciaa temperatura ambiente al contrario que la mayora de los metales y aleaciones y pequeas cargas el ms importante.II. APLICACIONES:

La principal aplicacin del cinc cerca del 50% del consumo anual es elgalvanizadodel acero para protegerlo de lacorrosin, proteccin efectiva incluso cuando se agrieta el recubrimiento ya que el cinc acta como nodo de sacrificio. Otros usos son stos: Baterasde Zn-AgOusadas en la industria aeroespacial paramisilesy cpsulas espaciales por su ptimo rendimiento por unidad de peso y bateras cinc-aire paracomputadoras porttiles. Piezas de fundicin inyectada en la industria de automocin. Metalurgiademetales preciososy eliminacin de laplatadelplomo. Utilizado en fabricacin de pinturas al leo, para fabricar el color blanco de cinc, utilizado para crear transparencias en la pintura. Aleaciones:latn,alpaca,cupronquel-cinc,aluzinc,virenium,tombac, etc.III. PROCESO DE PRODUCCION DEL ZINC3.1. Recepcin y almacenamiento de concentradosLa principal materia prima de la fbrica de zinc est constituida por concentrados de sulfuro de zinc, procedentes de diferentes minas. Tostacin y depuracin de gases La tostacin del concentrado se realiza en tres hornos, del tipo denominado de lecho fluido, cuyas capacidades de tostacin son 300, 400, y 850 toneladas diarias de concentrados. En esta fase, el concentrado se tuesta con aire, formndose xido de zinc (ZnO), denominado calcine, y dixido de azufre gaseoso (SO2), que posteriormente se transforma en cido sulfrico (H2SO4) una vez enfriado y purificado el gas que sale de los hornos de tostacin. Asimismo se origina vapor de agua que se emplea para la autogeneracin de energa elctrica as como fuente de calor en las etapas de lixiviacin y purificacin. Las diversas fracciones de calcine, tras ser refrigeradas y, en su caso, molidas, se transportan a unos silos de almacenamiento.Va seca: primeramente setuestael concentrado para transformar el sulfuro en xido, que recibe la denominacin de calcina, y a continuacin se reduce ste con carbono obteniendo el metal (el agente reductor es en la prctica elmonxido de carbonoformado). Las reacciones en ambas etapas son:2 ZnS + 3 O2 2 ZnO + 2 SO2ZnO + CO Zn + CO2Otra forma ms sencilla y econmica de reducir el xido de cinc es conCarbono. Se colocan los dos moles o porciones molares dexido de cinc(ZnO), y un mol deCarbono(C), en un recipiente al vaco para evitar que el metal se incendie con el aire en el momento de purificarse, dando como resultado nuevamente xido de cinc. En esta etapa, la reduccin del xido de cinc, se expresa de la siguiente manera:2 ZnO + C 2 Zn + CO2Va hmedaprimeramente se realiza el tueste obteniendo el xido que selixiviaconcido sulfricodiluido; las lejas obtenidas se purifican separando las distintas fases presentes. Elsulfato de cincse somete posteriormente aelectrlisiscon nodo deplomoy ctodo dealuminiosobre el cual se deposita el cinc formando placas de algunos milmetros de espesor que se retiran cada cierto tiempo. Losctodosobtenidos se funden y se cuela el metal para su comercializacin.3.2. Plantas de cido sulfricoEl SO2 contenido en la corriente de gas impuro procedente del horno de tostacin, se transforma en primer lugar en trixido de azufre, debido a la reaccin con el oxgeno en la torre de catlisis. Posteriormente, en la denominada torre de absorcin intermedia, el trixido de azufre resultante se absorbe en cido sulfrico del 99% de concentracin, transformndose en cido sulfrico concentrado apto para uso en todo tipo de industrias, ya que las instalaciones estn dotadas de un sistema de depuracin de gases que permite la eliminacin del mercurio, con carcter previo a su entrada en la planta de cido.3.3. Lixiviacin El zinc y los otros metales contenidos en la calcine se disuelven en cido sulfrico diluido, en dos etapas de lixiviacin: lixiviacin neutra y lixiviacin cida.En la etapa de lixiviacin neutra se disuelve la mayor parte de la calcine, excepto las ferritas de zinc (xido de hierro y zinc) en ella contenidas. Mediante la utilizacin de espesadores se separan los slidos no disueltos de la disolucin de sulfato de zinc. La disolucin clarificada se enva a la etapa de purificacin, mientras que los slidos no disueltos se someten a la etapa de lixiviacin cida.La lixiviacin cida se realiza a una temperatura prxima a la de ebullicin. De esta forma, se disuelven todos los metales excepto los que forman compuestos insolubles en medio sulfricos, como el plomo, calcio y slice. La disolucin as obtenida se somete a un proceso de hidrlisis, tras el que se forma un sulfato bsico de hierro insoluble llamado jarosita, que en unin de los metales no disueltos en esta segunda etapa constituyen el residuo final del proceso. Este residuo, despus de una decantacin en espesadores y posterior filtracin, es enviado por bombeo a la balsa de residuos.3.4. PurificacinLa disolucin de sulfato de zinc procedentes de la etapa de lixiviacin neutra se trata mediante un proceso continuo realizado en dos etapas, para eliminar otros metales disueltos, como el cobre, el cadmio o el cobalto, que se recuperan como subproductos. Una vez realizada la filtracin, la disolucin de sulfato de zinc se enfra mediante torres de refrigeracin y se bombea al tanque de almacenamiento de electrolito.3.5. ElectrlisisEn esta fase del proceso, se produce el paso de una corriente elctrica a travs de la disolucin purificada de sulfato de zinc, originndose el zinc metlico puro, que se deposita sobre lminas de zinc resultantes se arrancan automticamente y son transportadas para su fusin y colado.3.6. Fusin y coladaLas lminas de zinc producidas por electrlisis son fundidas en hornos de induccin elctrica. Una vez fundido el zinc, se enva a las mquinas de colada con el objeto de producir las diversas formas comerciales de lingote que requiere el mercado.Todos los hornos se encuentran conectados a un sistema de depuracin de gases para eliminar el polvo que stos contienen antes de emitirse a la atmsfera.Su actividad consiste en la tostacin de concentrados de zinc (sulfuro de zinc), obteniendo como productos finales xido de zinc (calcine) y anhdrido sulfuroso lquido.

Diagrama del proceso industrial del zinc

DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO DE PRODUCCIN DE ZINC

IV. COMPUESTOS Elxido de cinces el ms conocido y utilizado industrialmente, especialmente como base depigmentosblancos parapintura, pero tambin en la industria delcauchoy en cremas solares. Otros compuestos importantes son:sulfato de cinc(nutriente agrcola y uso en minera),cloruro de cinc(desodorantes) ysulfuro de cinc(pinturas luminiscentes).

V. PRECAUCIONESEl cinc metal no est considerado como txico pero s algunos de sus compuestos como el xido y el sulfuro. En la dcada delos 40se observ que en la superficie del acero galvanizado se forman con el tiempo "bigotes de cinc" (zinc whiskers) que pueden liberarse al ambiente provocando cortocircuitos y fallos en componentes electrnicos. Estos bigotes se forman tras un perodo de incubacin que puede durar das o aos y crecen a un ritmo del orden de 1mm al ao. El problema causado por estos bigotes se ha agudizado con el paso del tiempo por haberse construido las salas de ordenadores y equipos informticos sobre suelos elevados para facilitar el cableado en las que era comn el uso de acero galvanizado, tanto en la estructura portante como en la parte posterior de las baldosas. Las edades de dichas salas, en muchos casos de 20 o 30 aos propician la existencia de pelos en cantidades y longitudes peligrosas susceptibles de provocar fallos informticos. Adems, la progresiva miniaturizacin de los equipos disminuye la longitud necesaria para provocar el fallo y los pequeosvoltajesde funcionamiento impiden que se alcance la temperatura de fusin del metal provocando fallos crnicos que pueden ser incluso intermitentes.

VI. PRODUCCIN DE ZINC EN EL MUNDO

Produccin201120122013

Cobre1 235.3451 298.5641 305.29

zinc1 556.3831 581.2241 596.45

El cinc es el 23 elemento ms abundante en la corteza terrestre. Las minas ms ricas contienen cerca de un 10% dehierroy entre el 40 y 50% de cinc. Losmineralesde los que se extrae son: el sulfuro de cinc conocido comoesfaleritaen EE.UU. yblendaen Europa;smithsonita(carbonato) en Estados Unidos, pero calamina en Europa;hemimorfita, (silicato) yfranklinita(xido).VII. PRODUCCIN DE ZINC EN EL PER