Procesos de purificación del cobre
A diferencia
de otros minerales, el cobre no se encuentra concentrado, como el petróleo,
en lugares específicos. Por eso, se hace necesario someter los
minerales extraídos a distintos procesos cuya finalidad es obtenerlo
puro.
En la
actualidad, y a diferencia de lo que sucedía siglos atrás,
cuando el cobre se encontraba en yacimiento de alta ley, el mineral
rojo generalmente aparece junto a minerales sulfurados, aunque también
se lo encuentra asociado a minerales oxidados, por lo que dependiendo
del tipo, sus procesos productos son diferentes.
Si es
mineral sulfurado el proceso es el siguiente, que consta de cuatro pasos:
I.
Extracción:
Tanto para minerales sulfurados como para minerales oxidados, el punto
de partida es el mismo: la extracción del material. Ésta
se puede realizar tanto desde las minas a rajo abierto o como de las
subterráneas o la combinación de ambas. Su objetivo es
extraer la porción mineralizada con cobre y otros elementos desde
el macizo rocoso de la mina, para hacerla llegar hasta la planta.
La extracción
consiste básicamente en fragmentar la roca, de manera que pueda
ser removida de su posición original, para luego cargarla y transportarla
hacia el sitio donde se someterá a un proceso para obtener el
cobre y otros elementos.
II.
Chancado, molienda y flotación:
Dado que el material se encuentra en tamaños muy diferentes,
el primer paso es reducirlo a niveles más uniformes, cuyo máximo
no supere 1,27 centímetros. Para poder lograrlo, los fragmentos
extraídos son introducidos en “chancadores” que son
equipos eléctricos que trituran la roca a través de movimientos
vibratorios.
La molienda,
reduce aún más el tamaño de las partículas,
para que éstas puedan alcanzar un volumen inferior a los 0,18
milímetros. Aquí se emplean grandes molinos cilíndricos,
que a través de bolas o barras de acero muelen las piedras.
En ambos
molinos el mineral se mezcla con agua para lograr una molienda homogénea
y eficiente. La pulpa obtenida en la molienda es llevada a la siguiente
etapa.
Finalmente
la pulpa llega al proceso de Flotación. Este proceso físico-químico
permite la separación de los minerales sulfurados de cobre del
resto de los minerales que componen la mayor parte de la roca original.
Aquí,
la pulpa, que tiene ya tiene incorporados los reactivos necesarios para
la flotación, se introduce en receptáculos como piscinas,
llamados celdas de flotación. Desde el fondo de las celdas, se
hace burbujear aire y se mantiene la mezcla en constante agitación
para que el proceso sea intensivo.
Luego de
varios ciclos en que las burbujas rebasan el borde de las celdas, se
obtiene el concentrado, en el cual el contenido de cobre ha sido aumentado
desde valores del orden del 1% (originales en la roca) a un valor de
hasta 31% de cobre total. El concentrado final es secado mediante filtros
y llevado al proceso de fundición.
III.
Fundición:
Este proceso consta de cuatro etapas:
1. Recepción y muestreo
Ya que los concentrados tienen diferentes procedencias, es necesario
hacer un muestreo y clasificarlos de acuerdo a su porcentaje de humedad
y su concentración de cobre, hierro, azufre, sílice.
De acuerdo a los resultados obtenidos del análisis de laboratorio,
el material se almacena en silos, desde donde se despacha a los hornos
de fundición.
2. Fusión
El concentrado seleccionado se somete a temperaturas de 1.200ºC
para pasar de estado sólido a líquido. Así, los
distintos componentes se separan según su peso quedando los más
livianos en la parte superior del fundido, mientras que el cobre se
concentra en la parte baja. Esta fase se realiza en hornos especiales
de gran tamaño y capacidad.
3. Conversión
La finalidad de este proceso es obtener cobre de alta pureza. Para lograrlo
se emplean hornos convertidores cilíndricos, que entregan cobre
blister con un 96% de pureza.
4. Pirorrefinación
Su finalidad es refinar aún más el cobre blister, eliminando
el porcentaje de oxígeno presente, alcanzado purezas del 99,7%.
Este producto se denomina cobre RAF (refinado a fuego), que se entrega
en moldeado en placas gruesas, en forma de ánodos, con un peso
aproximado de 225 kilos, el que se puede vender directamente o bien,
ser enviado al proceso de electrorefinación.
IV.
Electroobtención:
Proceso de electrometalurgia mediante el cual se producen cátodos
de alta pureza (99,99%).
Ahora,
si proviene de minerales oxidados, se puede aplicar una tecnología
más moderna que se llama “Lixiviación”, que
consta de 3 pasos:
I. Lixiviación
en pilas:
Este es un proceso hidrometalúrgico que permite obtener cobre
de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una disolución
de ácido sulfúrico y agua. El proceso se realiza en tres
etapas:
1. Chancado
El material extraído del la mina se fragmenta con el objetivo
de reducir el tamaño para que los materiales oxidados puedan
ser sometidos a la infiltración de una solución ácida.
2. Formación de la pila
Mediante correas transportadoras el material es llevado hacia donde
se formarán las pilas. En el trayecto se le irriga por primera
vez una solución de agua y ácido sulfúrico. Cuando
llega a su destino, se deposita en pilas de 6 a 8 metros de altura,
sobre el que se ubica un sistema de riego por goteo.
3. Sistema de riego
La solución que se vierte es una mezcla de agua con ácido
sulfúrico, que disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados,
formando una solución de sulfato de cobre, que es recogida por
un sistema de drenaje ubicado en la parte inferior y llevada fuera de
estas pilas de lixiviación. Este riego dura entre 45 a 60 días.
Así se obtienen soluciones de sulfato de cobre (CUSO4) con concentraciones
de hasta 9 gramos por litro (gpl) denominadas PLS 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.
II. Extracción
por solventes:
En esta etapa la solución que viene de las pilas de lixiviación,
se separa de las impurezas que pueda haber arrastrado para concentrar
su contenido de cobre, pasando de 9gpl a 45 gpl, mediante una extracción
iónica.
III. Electroobtención:
Proceso electrometalúrgico mediante el cual se recupera el cobre
disuelto en una solución concentrada de cobre. Así, se
recupera el cobre de una solución electrolito concentrado para
producir cátodos de alta pureza de cobre (99,99%).
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