Panorama general de la recuperación secundaria de cobre

Descripción de la recuperación secundaria de cobre La recuperación secundaria de cobre consiste en la producción de dicho metal a partir de fuentes que pueden incluir chatarra, lodos de cobre, desechos de computadoras y otros electrónicos y escorias de refinerías. La fundición secundaria de cobre incluye procesos pirometalúrgicos que dependen del contenido de cobre de la materia prima y el tamaño y la distribución de los otros componentes. La producción secundaria de cobre entraña el pretratamiento de la materia prima, así como la fundición, la aleación y el moldeado. La mayoría de las plantas de recuperación secundaria de aluminio emplean procesamiento por lotes en las operaciones de fundición y refinación. El pretratamiento, el tipo de hornos, la materia prima y los materiales fundentes usados varían según cada planta.

Pasos de la recuperación secundaria de cobre Pretratamiento de chatarra El pretratamiento incluye la limpieza y consolidación de la chatarra a fin de prepararla para su fundición. Materia prima: chatarra de cobre, lodos, desechos de computadora, escorias de refinerías y productos semiterminados. El cobre puede reciclarse de manera ilimitada sin pérdida de sus propiedades intrínsecas. La chatarra contaminada con aceites o revestimientos requiere una limpieza para reducir las emisiones y mejorar la tasa de fundición. Métodos: limpieza manual, mecánica, pirometalúrgica, hidrometalúrgica. Los métodos manual y mecánico incluyen clasificación, desmontado, triturado y separación magnética. Pretatamiento pirometalúrgico que incluye exudación (separación de los metales mediante la lenta aeración por etapas en el horno a diferentes temperaturas para fundir cada metal por separado), quemado del aislante de los cables de cobre y secado en hornos rotatorios para volatilizar el aceite y otros compuestos orgánicos. Los métodos de pretratamiento hidrometalúrgico incluyen la flotación y lixiviación para recuperar cobre de la escoria. La lixiviación con ácido sulfúrico se usa para recuperar cobre de los finos o fangos subproductos de la refinación electrolítica.

Pasos de la recuperación secundaria del cobre Fundición La fundición consiste en el calentamiento y tratamiento de la chatarra para la separación y purificación de metales específicos. La fundición de chatarra de cobre de grado bajo comienza con derretirla en un alto horno o en horno rotatorio para obtener lodo y cobre impuro. Alto horno: El cobre se carga en un convertidor en el que alcanza una pureza de entre 80 y 90 por ciento. El cobre pasa a continuación a un horno de reverberación en el que se logra una pureza de alrededor de 99 por ciento. Se añaden fundentes al cobre y se inyecta aire a la mezcla para oxidar las impurezas, mismas que se retiran en forma de escoria. Mediante la reducción de la atmósfera del horno el óxido de cobre rojo (CuO) se convierte en cobre. El cobre resultante de la pirorrefinación se pasa por los ánodos usados en la electrólisis, mismos que se sumergen en una solución de ácido sulfúrico con sulfato de cobre. Conforme el cobre se disuelve de los ánodos se deposita en el cátodo, con una pureza de hasta 99.99 por ciento, de donde se extrae y moldea. Se puede prescindir del alto horno y el convertidor si el contenido promedio de cobre en la chatarra que se usa es mayor de alrededor de 90 por ciento.

Pasos de la recuperación secundaria Aleación La aleación supone el añadido al cobre de uno o más metales para obtener las cualidades deseadas características de la combinación. El proceso de aleación es, en cierta medida, mutuamente excluyente de los procesos de fundición y refinación. La chatarra con contenido de cobre se carga en un horno de fundición junto con uno o más metales, por ejemplo estaño, cinc, plata, plomo, aluminio o níquel. Se adicionan fundentes para remover impurezas y proteger la mezcla de la oxidación por aire. Es posible que la mezcla pase por ventilación con aire u oxígeno puro para ajustar su composición mediante la oxidación del cinc excesivo. Moldeado de mineral en aleación o productos metálicos refinados El metal líquido se inyecta en moldes a partir de recipientes o pequeños contenedores que funcionan como reguladores de flujo. Entre los productos resultantes figuran perdigones, alambres, ánodos, cátodos, lingotes y otras formas moldeadas.

Procesos de la recuperación secundaria de cobre

¿Cuáles son las fuentes de dioxinas y furanos? Posibles contaminantes atmosféricos: dioxinas, furanos, partículas suspendidas, compuestos metálicos, compuestos clorados, NOx, CO y compuestos orgánicos. Fuentes de dioxinas y furanos Combustión incompleta durante la fundición Síntesis de novo en hornos y control de operaciones Las dioxinas y furanos se forman cuando carbono, oxígeno y precursores de cloro (de los insumos y combustibles) y catalizadores de cobre de alta potencia de los plásticos y sustancias orgánicas de la materia prima (como rastros de aceites) están presentes en operaciones con temperaturas de entre 200°–450° C, con altos niveles de partículas y tiempos prolongados de residencia. El cobre es el metal más eficiente como catalizador de la formación de dioxinas y furanos.

¿Cómo reducir las emisiones atmosféricas? Mejores prácticas ambientales Niveles de desempeño asociados con las mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas ambientales para fundiciones secundarias de cobre: < 0.5 ng I-TEQ/Nm3 (con concentraciones de oxígeno de operación). Entre las mejores técnicas disponibles se cuenta con la clasificación previa, la limpieza de los insumos, el mantenimiento de la temperatura por encima de los 850° C, empleo de posquemadores con enfriamiento brusco, adsorción por carbono activado y filtros textiles para eliminación de partículas. Eliminar el uso de procesos artesanales de recuperación de cobre y otras operaciones de pequeña escala. Los límites de desempeño alcanzable no se aplican a los procesos artesanales o de pequeña escala. Eliminar la combustión lenta de cable de cobre.

Quema de cable de cobre La recuperación de cobre con frecuencia supone la quema del plástico aislante del cable o alambre de electricidad. Este proceso es intensivo en mano de obra y se lleva a cabo de manera individual o en pequeñas instalaciones sin ningún tipo de medidas de control de emisiones atmosféricas. La combustión lenta se efectúa en tambos o a cielo abierto, sin medios de control de temperatura o adición de oxígeno para lograr la combustión completa de los componentes plásticos. Las dioxinas y furanos se forman a partir del plástico y los rastros de aceite con el cobre como catalizador a las temperaturas de combustión lenta de entre 250° y 500° C. El aislante plástico es principalmente PVC. La quema de cables de cobre se está convirtiendo en un fenómeno común en todo el mundo debido al precio del cobre. Es necesario establecer legislación que prohíba la quema a cielo abierto del cobre. Una posibilidad es fijar un precio más alto para los cables aún plastificados y alentar que la materia prima se envíe a plantas de fundición de cobre que utilicen las mejores técnicas disponibles para su tratamiento. Los niveles de desempeño asociados con las mejores técnicas disponibles no son aplicables, puesto que el proceso de combustión lenta no es una de las mejores técnicas disponibles ni una de las mejores prácticas ambientales y no debería practicarse.

¿Cómo reducir las emisiones atmosféricas? Medidas primarias Clasificación previa del material residual Evitar la presencia de aceites, plásticos y cloro en la chatarra. Métodos actuales: Desplastificación térmica y eliminación de aceites con tratamiento postcombustión Molido y triturado Eliminación del plástico mediante pelado del cable o con eliminación criogénica Premezclado del material para generar insumos uniformes Buenas condiciones de operación en los hornos Mantener las temperaturas del horno en > 850 C para destruir las dioxinas y furanos. Monitorear de ser posible las emisiones, la temperatura, los tiempos de residencia, los componentes de los gases y los controles de emanaciones.

¿Cómo reducir las emisiones atmosféricas? Medidas secundarias: control de la contaminación Recolección de emanaciones y gas en todos los procesos Sistemas de alimentación sellados y hornos sellados. Control de fugas al mantener presión negativa de aire en el horno para prevenir emanaciones fugitivas. Recolección de gases: uso de colectores en el horno. Uso de campanas si no se dispone de colectores sellados. Eliminación de partículas de alta eficiencia: las dioxinas y furanos se adsorben en las PM Las partículas recogidas deben tratarse con altas temperaturas para eliminar las dioxinas y furanos. Métodos: filtros textiles de alto rendimiento, filtros de cerámica, depuradores húmedos y depuradores en seco. Postquemadores y enfriamiento brusco Los postquemadores con enfriamiento brusco se usan para destruir los materiales orgánicos que escaparon de la zona de combustión. Operación de los postquemadores a temperaturas > 950 C seguidas por un enfriamiento brusco < 250C para evitar la reformación de dioxinas. Las altas temperaturas de los postquemadores destruyen las dioxinas y furanos y el enfriamiento brusco evita que se vuelvan a formar.

¿Cómo reducir las emisiones atmosféricas? Medidas secundarias: control de la contaminación Adsorción por carbono activado Las dioxinas y furanos se adsorben en carbono activo. Es ideal contar con una superficie grande de adsorción. Tratamiento con carbono activado usando cámaras de reacción fijas o móviles. Inyección de materiales como cal, bicarbonato de sodio y carbono en el flujo de gas con medidas posteriores de remoción de alta eficiencia de las partículas, por ejemplo con filtros textiles. Oxidación catalítica: investigaciones en curso Transformación de compuestos orgánicos en H2O, CO2, y HCl usando un metal precioso como catalítico. Los gases de escape deben pasar previamente por eliminación de partículas. Eficaz en 99%, tiempo de residencia mas cortos, menor consumo de energía.