lunes, 8 de diciembre de 2014

¿Que es el cobre?

El cobre cuyo símbolo es Cu, es el elemento químico de número atómico 29. Se trata de un metal de transición de color rojizo y brillo metálico que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia del cobre, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad. Gracias a su alta conductividad eléctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros componentes eléctricos y electrónicos.
El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de aleaciones que generalmente presentan mejores propiedades mecánicas, aunque tienen una conductividad eléctrica menor. Las más importantes son conocidas con el nombre de bronces y latones. Por otra parte, el cobre es un metal duradero porque se puede reciclar un número casi ilimitado de veces sin que pierda sus propiedades mecánicas.

        Importancia del Cobre en Chile

Desde que Chile se nacionalizó la minería del cobre, los beneficios y dividendos de la producción de cobre van para beneficiar al estado.
Debido a la posición dominante de cobre como principal producto de exportación de Chile, la economía del país sigue un ciclo que varía con el precio del cobre en el mercado mundial.
Hace unos años cuando el precio del cobre era muy altos produjeron grandes excedentes para el gobierno chileno. Actualmente estos excedentes se están utilizando para sustentar la economía nacional.

Proceso Obtención del Cobre


Existen dos métodos de obtención del cobre: por vía húmeda y  por vía seca.

Proceso de obtención del cobre por vía húmeda (lixiviación).

Se emplea cuando el contenido en cobre del mineral es inferior al 10%. El procedimiento consiste en triturar todo el mineral y añadirle ácido sulfúrico. Luego, mediante un proceso de electrolisis, se obtiene el cobre.
El cobre bruto así obtenido es muy impuro; el cobre puro se obtiene del bruto mediante el refinado o también por vía electrolítica

Proceso de obtención del cobre por vía seca

Se utiliza cuando el contenido de cobre supera el 10%. En caso contrario, será necesario un enriquecimiento o concentración. Es el proceso que más se emplea y es análogo al usado para el estaño.

*En este blog nos enfocaremos en la obtención del cobre por vía seca.
Proceso obtención del cobre por vía seca o piro extracción paso a paso.

El mineral de cobre (1) se tritura (2) y se pulveriza en un molino de bolas (3), un cilindro con agujeros muy finos, por donde saldrá el mineral pulverizado, con unas bolas de acero.

 Para separar la mena de la ganga, se introduce el mineral en polvo en un depósito lleno de agua (4) y se agita. Los minerales más pesados(ganga), se irán al fondo, mientras que el cobre y otros flotarán y se sacará por arriba.

El mineral concentrado se oxida parcialmente (sólo el hierro, no el cobre) en un horno (5). Se suele colocar en una cinta transportadora metálica que se mueve lentamente al mismo tiempo que se calienta la mena. Así se consigue separar el hierro del cobre.

Se funde en un horno de reverbero (6), añadiéndole fundente (sílice y cal) para que reaccione con el azufre y el óxido de hierro y forme la escoria. El cobre aquí obtenido (7) tiene una pureza aproximada del 40 % y recibe el nombre de cobre bruto.

*Si se quiere obtener un cobre de pureza superior al 99,9 % (9), es necesario un refinado electrolítico en la cuba (8).

Operaciones Unitarias

Las operaciones unitarias utilizadas para la obtención del cobre tanto por vía seca como vía húmeda son:

Chancado: etapa en la cual grandes máquinas reducen las rocas a un tamaño uniforme de no más de 1,2 cm.

Molienda y Flotación: grandes molinos continúan reduciendo el material, hasta llegar a unos 0,18 mm, con el que se forma una pulpa con agua y reactivos que es llevada a flotación, en donde se obtiene concentrado de cobre. En esta parte, el proceso del cobre puede tomar dos caminos: el de la fundición y electro refinación, o el de la lixiviación y electro obtención.
Fundición: para separar del concentrado de cobre otros minerales (fierro, azufre y sílice) e impurezas, este es tratado a elevadas temperaturas en hornos especiales. Aquí se obtiene cobre RAF, el que es moldeado en placas llamadas ánodos, que van a electro refinación.

Lixiviación (Vía Húmeda): es un proceso hidro-metalúrgico, que permite obtener el cobre de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una mezcla de ácido sulfúrico y agua.



- Electro refinación: los ánodos provenientes de la fundición se llevan a celdas electrolíticas para su refinación. De este proceso se obtienen cátodos de alta pureza o cátodos electrolíticos, de 99,99% de cobre.



Electro obtención(Vía Húmeda): consiste en una electrólisis mediante la cual se recupera el cobre de la solución proveniente de la lixiviación, obteniéndose cátodos de alta pureza.

Cátodos: obtenidos del proceso de electro refinación y de electro obtención, son sometidos a procesos de revisión de calidad y luego seleccionados, pesados y apilados.




Balance de Materia y Energia

Diagrama de flujo del proceso de obtención del cobre.



Balances de materia y energia del proceso.





¿Que pasaría si se reduce en un 20% la producción del cobre?¿Como afecta al consumo de energía?






Impacto Ambiental, Recursos Energéticos y Costos

Impacto Ambiental.


Agua


Los hoyos mal sellados, o que no tengan el entubado adecuado, pueden permitir intercambio y contaminación entre los acuíferos. Si no es neutralizada o tratada adecuadamente, el efluente del proceso de eliminación de agua de las minas superficiales o subterráneas, puede ser muy ácido, y contaminará las aguas superficiales locales y las aguas freáticas de poca profundidad, con nitratos, metales pesados o aceite de los equipos, reduciendo las existencias locales de agua, o causando erosión en los ríos y canales.



Aire

Las partículas atmosféricas provienen de la voladura, excavación y movimiento de tierras, transporte, transferencia de materiales, erosión eólica de la tierra floja durante la extracción superficial, o cualquier operación que ocurre en la superficie de las minas subterráneas. Los nitratos emitidos por la voladura y los productos de la combustión que producen los equipos a diésel, pueden estar presentes en las minas, tanto superficiales, como subterráneas. Puede haber una concentración de radón en los respiraderos de las minas subterráneas.

Tierra

Durante el proceso de extracción superficial, el removimiento y almacenamiento de la sobre capa, y la construcción de las instalaciones auxiliares, significa la eliminación o cubierta de los suelos o vegetación, alteración o represamiento los ríos, drenajes, humedales o áreas costaneras, y modificación profunda de la topografía de toda el área de la mina.
  La extracción puede causar la pérdida o modificación de los suelos, vegetación, hábitat de la fauna, ríos, humedales, recursos culturales e históricos, hitos topográficos, pérdida temporal o permanente de la productividad de la tierra, y contaminación de los suelos debido a los materiales minerales y sustancias tóxicas.

Costos y Recursos Energeticos.

Los costos de la producción de cobre se deben principalmente al consumo de energía eléctrica ya que esta es indispensable para el proceso, esto debido a que es necesario para el uso de maquinarias de operaciones unitarias dispuestas en juego. Con respecto a la maquinaria pesada de transporte es muy importante el combustible por lo tanto también seria parte de los costos de la producción de este. Otro tipo de costos que son importantes son los insumos, en este caso reactivos necesarios para que el proceso culmine de buena forma. Y por último son los gastos de importación y exportación de productos.

Linkografia

Para obtener la información de este blog utilizamos los siguientes links.

http://cobre-procesos-y-aplicaciones.blogspot.com/
https://www.codelcoeduca.cl/procesos_productivos/tecnicos_molienda.asp
https://www.codelcoeduca.cl/procesos_productivos/tecnicos_fundicion.asp
https://www.codelcoeduca.cl/procesos_productivos/tecnicos_electrorrefinacion.asp
http://es.slideshare.net/methevas/pirometalurgia-del-cobre
http://www.cochilco.cl/