Procesos químicos de la Minería del Cobre Prof. S. Casas-Cordero E.

Índice: Mercado Mundial Glosario Usos del Cobre Productores mundiales Clasificación Ley del mineral Chancado Lixiviación Electro obtención Pirometalurgia No metales

Valor de los metales en el mercado Mundial

Oro (London Initial) - (US$/oz/tr) Bolsa de Metales de Londres Metales Precios Diarios Mensuales 23/07/2007 24/07/2007 Mayo Junio Cobre (¢US$/lb) 372.40 361.70 349.48 339.06 Níquel (US$/lb) 15.66 14.45 23.68 18.92 Zinc (¢US$/lb) 170.10 168.70 174.25 163.41 Estaño (US$/lb) 7.04 6.94 6.42 6.40 Plomo (¢US$/lb) 157.80 149.60 95.16 110.00 Aluminio (¢US$/lb) 126.10 123.80 126.81 121.41 Oro (London Initial) - (US$/oz/tr) 683.50 682.75 668.61 655.85 Plata (London Spot) - (US$/oz/tr) 13.34 13.15

Equivalencias: Una Libra = 1 Lb = 0,45359 Kg = 453,59 g Una Tonelada = 1 Ton = 1000 Kg 1000 Kg = 2.204,63 Lb

(index)

Glosario minero Ganga: fracción de silicatos o de otros minerales sin interés o que para un yacimiento no presentan valor, pero que para otros si lo tienen. Mena: es un mineral del que se puede extraer un elemento, generalmente un metal, por contenerlo en cantidad suficiente para ser aprovechado. Yacimiento: Genéricamente es una concentración significativa de materiales o elementos interesantes para algún tipo de ciencia. Veta: Un filón o veta es el relleno de minerales que ha colmado una fisura o fractura en la corteza terrestre por procesos lentos de cristalización acumulativa. Estéril: parte sin valor comercial que se obtiene luego de extraer mediante procesos mineros los componentes de interés. (index)

Usos en la Electrónica

Usos del Cobre

Usos en clínicas y hospitales (index)

Productores mundiales Se compara el año 2009 y 2010 Producción de Millones de Toneladas de cobre fino Chile lidera como proveedor principal Chile posee las mayores reservas del metal

País 2009 2010 Reservas USA 1180 1120 35000 Australia 854 900 80000 Canadá 491 480 8000 Chile 6390 5520 150000 China 995 1150 30000 Indonesia 996 840 Kazajstán 390 400 18000 México 238 230 38000 Perú 1275 1285 90000 Polonia 439 430 26000 Rusia 725 750 Zambia 697 770 20000 Otros países 2190 2300

Productores mundiales (index)

Composición de la corteza terrestre

Los minerales de cobre se clasifican en: Mineral oxidado: Aquellos que contienen oxígeno en su fórmula. Mineral sulfurado: los que presentan azufre en su fórmula.

Ejemplos de minerales de Cobre: (index)

Ley del mineral: Se entiende como la composición porcentual del metal o componente de valor comercial que se encuentra presente por cada 100 g de mineral o muestra.

Ejercicio: Al tratar 500 g de mineral de Cobre, mediante lixiviación y posterior cementación, se obtuvo 250 mL de solución cuya concentración es 0,35 M en Cu2+, ¿Cuál es la ley del mineral?

Ley del Mineral : Los principales yacimientos de la gran minería explotan leyes entre 0,6 y 1,5 %. Los Cátodos de Cobre presentan pureza superior al 99,98 %. El Concentrado de Cobre presenta una ley del 25 al 40 %. El Cobre Blister una ley del 97 al 99,5 %. El Cobre RAF una ley del 99,5 al 99,8 %. (index)

Ubicación geográfica de algunos yacimientos:

Etapas en la obtención de cobre

Cátodos y concentrado

PROCESAMIENTO MECÁNICO DEL MINERAL: El mineral que se extrae por Tronadura en mina a Rajo Abierto o por Corte en mina Subterránea, se reduce de tamaño. La fragmentación y Molienda se realizan en plantas especiales conocidas como PLANTA DE CHANCADO Y MOLIENDA. (index)

Sistema de Extracción a Rajo Abierto:

Molino de Bolas (vista lateral):

Molino de Bolas vista exterior vista interior

Tratamiento de Minerales OXIDADOS: Etapa de LIXIVIACIÓN Etapa de EXTRACCIÓN CON SOLVENTE Etapa de ELECTRO - OBTENCIÓN

Preparando Lixiviación en Cancha

Lixiviación en Pilas: Pila mecanizada de Lixiviación

Ejemplos de Reacciones de lixiviación: (index) Cu2O + H2SO4 Cu + Cu2+ + SO42- + H2O CuO + H2SO4  Cu2+ + SO42- + H2O

CuCl2 3 Cu(OH)2 + 4 H2SO4  4 Cu2+ + 4 SO42- + 6 H2O + 2 HCl Ejercicio: ¿Qué volumen en mililitro, de ácido sulfúrico 5,6 M se requiere como mínimo, para lixiviar todo el Cobre presente en 500 g de mineral cuya ley es 1,2 %, suponiendo que sólo contiene atacamita, CuCl2 3 Cu(OH)2 e impurezas inertes? CuCl2 3 Cu(OH)2 + 4 H2SO4  4 Cu2+ + 4 SO42- + 6 H2O + 2 HCl X = 6 g de Cu X = 0.0945 mol de Cu X = 0.0236 mol atacamita

CuCl2 3 Cu(OH)2 + 4 H2SO4  4 Cu2+ + 4 SO42- + 6 H2O + 2 HCl X = 0.0944 mol H2SO4 X = 0.01686 L solución de H2SO4 X = 16,9 mL solución de H2SO4

Reacción de electro obtención (EW) La Electro obtención está basada en una reacción redox no espontánea. Requiere un flujo de electrones externos (corriente eléctrica) para forzar la reducción del catión Cúprico. La cantidad de corriente que se suministra es proporcional a la masa de Cobre reducido que se obtenga. Ocurre simultáneamente una reacción en el Cátodo (polo positivo) y en el Ánodo (polo negativo)

Reacción en el Cátodo: Cu2+ (ac) + 2e-  Cu (s) Reacción en el Ánodo: H2O  ½ O2 (g) + 2 H1+ (ac) + 2e- Reacción Global: Cu2+(ac) + H2O  Cu(s) + ½ O2(g) + 2 H1+ (ac)

Leyes de Faraday Primera ley: la masa de cualquier sustancia, depositada o disuelta en el electrodo, es proporcional a la cantidad de electricidad (culombios) que pasa a través del electrolito. Segunda ley: las masas de diferentes sustancias depositadas o disueltas en un electrodo por un mismo número de culombios son proporcionales a sus pesos equivalentes. Para descomponer un equivalente gramo de cualquier electrolito o para liberar un equivalente gramo de cualquier anión o catión se requiere la cantidad de 96500 culombios, esta cantidad de electricidad se denomina faradio (Constante de Faraday, F).

Ecuación de Faraday Donde: m = masa de sustancia depositada en el electrodo I = intensidad de corriente en Amperes t = tiempo de circulación de corriente en segundos. MM = Masa Molar de la especie depositada. Nº e = Número de electrones transferidos F = Constante de Faraday (96500 C/mol)

Peso Equivalente En reacciones REDOX, corresponde al Peso atómico o molecular dividido por el número de electrones intercambiados por la especie.

Tratamiento de minerales SULFURADOS Flotación: Con reactivos de “flotación”, se obtiene selectivamente una pulpa rica en Cobre y Molibdeno. Al secar la pulpa se obtiene “concentrado de Cobre”, que tiene una Ley de 25 a 40 % en Cobre.

Celdas de Flotación

Pulpa rica en Cobre y Molibdeno

Refinación de minerales Sulfurados: Purificación pirometalúrgica: En hornos de fundición se obtiene con ayuda de fundentes y escorificantes, moldes de “Cobre Blister”. La Refinación del Cobre Blister en Hornos RAF permite obtener ánodos que finalmente se purifican en planta EW formando Cátodos de Cobre.

Moldeo de Anodos RAF

Almacenamiento de Cobre Blister

Ejemplos de reacciones pirometalúrgicas: 2 Cu2S (s) + 3 O2 (g)  2 Cu2O (s) + 2 SO2 (g) CuS (s) + 2 Cu2O (s)  5 Cu (s) + SO2 (g) 2 FeS (s) + 3 O2 (g)  2 FeO (s) + 2 SO2 (g) FeO (s) + SiO2 (s)  FeSiO3 (s) (index)

Minería No metálica en Chile