Metalurgia Extractiva del Cobre

Metalurgia Extractiva del Cobre

Producción Mundial de Cobre de Mina Miles de TM de cobre fino 2009
EIQ_ Andrea Fredes

Producción Mundial de Molibdeno de Mina Miles de TM de molibdeno fino año 2009
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Producción Mundial de Oro de Mina TM de oro fino año 2009
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Producción Mundial de Plata de Mina TM de plata fina año 2009
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Origen de los Yacimientos de Cobre
Los más grandes yacimientos cupríferos son los llamados yacimientos diseminados. En ellos el cobre se encuentra formando pequeños gránulos de mineral. Tales depósitos no contienen más de 1 a 2% de cobre. Las rocas que contienen estos minerales de cobre están constituidas por minerales tales como cuarzo, pirita y óxidos de hierro, aluminio, calcio y magnesio. EIQ_ Andrea Fredes

Minerales sulfurados Mezclas complejas de súlfuros de cobre y fierro, combinados con compuestos como el zinc, arsénico, antimonio, plata, oro y platino, entre otros. Calcopirita (CuFeS2),, Bornita (Cu5FeS4), Enargita (Cu3AsS4). Tetrahedrita (Cu3SbS3), Covelita (CuS) Calcocita (Cu2S), Calcosita 79,8%Cu Bornita 63,6%Cu Calcopirita 34,7 %Cu Covelita 66,5%Cu Enargita 48,4%Cu EIQ_ Andrea Fredes

Minerales oxidados Estos minerales provienen de la descomposición de los minerales sulfurados primarios debido a la acción de aguas cargadas con dióxido de carbono, oxígeno, ácido sulfúrico, que actúan sobre los súlfuros para formar carbonatos, óxidos, sulfatos, silicatos de cobre. Malaquita [CuCO3·Cu(OH)2], Azurita [2CuCO3·Cu(OH)2], Cuprita [Cu2O], Crisocola [CuSiO3·2H2O], Tenorita [CuO], Atacamita [Cu2Cl(OH)3], Antlerita [CuSO4·2Cu(OH)2], Brochantita [CuSO4·3Cu(OH)6]. Atacamita 59,5%Cu Malaquita 57,3%Cu Azurita 55,1%Cu Brochantita 56,2%Cu EIQ_ Andrea Fredes

Procesos Metalúrgicos del Cobre
Súlfuros Óxidos Mina Conminución Conminución Proceso de Concentración de Minerales Procesos Hidrometalúrgicos Procesos Pirometalúrgicos Proceso Electrometalúrgico Proceso Electrometalúrgico EIQ_ Andrea Fredes Cátodos 99,99% Cu Cátodos 99,99% Cu

Conminución de Sulfuros
Objetivo: Disminuir el tamaño de las rocas mineralizadas triturándolas en Chancadores y Molinos. Proceso El material extraído se pasa secuencialmente por Chancadores Primarios (8”), Chancadores Secundarios (3”) y Terciarios (<1/2”). Luego, a través de molienda, el mineral es reducido en tamaño a valores del orden de 0,1 mm. EIQ_ Andrea Fredes

Conminución de Sulfuros
0,5-2 % Cu Chancado Secundario 0,1 mm Chancado Primario A Concentración de Minerales Clasificación Molienda Húmeda 12-13 mm Chancado Terciario EIQ_ Andrea Fredes

Concentración de Minerales Sulfurados
Objetivos Separar los compuestos sulfurados de cobre de la ganga contenida en los minerales. Proceso: La concentración de minerales de cobre, mediante el proceso de flotación, permite a partir de un mineral con alrededor de 1 a 2 % de cobre obtener un concentrado de cobre de 20 a 30 % de Cu. EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Concentración Minerales
Minerales Sulfurados: Flotación de Cobre Modificador pH Colector Espumante Minerales <1 % Cu Espumante Colector 15-20 % Cu Concentrado 20-30 % Cu 3 % Cu Celdas Primarias Celdas Limpiadoras 10-12 % Cu Molienda Colector Espumante Celdas Scavenger Colector Modificador pH CaO Colectores Xantatos, ditiofosfatos Espumantes Dowfroth, aceite de pino, MIBC Depresores Na2S, NaHS Colas <0,1 % Cu

MoS2 MoS2 Proceso de Concentración Minerales
Minerales Sulfurados: Flotación de Molibdeno Concentrado Cu-Mo ROUGHER 2ª Concentrado Cu 1ª LIMPIEZA 3ª 4ª 5ª SCAVENGER 6ª LIMPIEZA LIXIVIACIÓN MoS2 MoS2 EIQ_ Andrea Fredes Filtro MoS2

Procesos Pirometalúrgicos
Procesamiento de Sulfuros de Cobre CONCENTRADO DE MINERALES SULFURADOS + FUNDENTES TOSTACIÓN SECADOR ROTATORIO SECADOR ROTATORIO PROCESOS CONTINUOS Y/O EN UNA ETAPA HORNO DE REVERBERO HORNO FLASH CONVERTIDOR TENIENTE RUEDA DE MOLDEO HORNO ANODICO CONVERTIDOR PEIRCE SMITH EIQ_ Andrea Fredes ANODO

Proceso de Fusión-Conversión Objetivo Descomponer químicamente los concentrados para obtener metal blanco. Proceso El proceso de fusión - conversión consiste principalmente en las siguientes etapas : Descomposición Fusión Oxidación Formación de Metal Blanco Formación de Escoria EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Fusión-Conversión Materias Primas: Sólidos: Concentrado seco, sílice, circulante. Líquidos: Petróleo Gases: Aire y oxígeno. EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Fusión-Conversión Principales Compuestos del Concentrado de Cobre: NOMBRE FÓRMULA QUÍMICA Calcopirita CuFeS2 Covelina CuS Bornita Cu5FeS4 Calcosina Cu2S Pirita FeS2 Cuprita Cu2O Enargita Cu3AsS4 Sílice SiO2 Calcita CaO Alúmina Al2O3 EIQ_ Andrea Fredes Magnesita MgO

Proceso de Fusión-Conversión Productos: Fase Metal Blanco: Solución líquida compuesta por una mezcla de súlfuros de cobre y de hierro (Cu2S y FeS). La composición es de 62-75% Cu Fase Escoria: La escoria de fusión está formada por óxidos provenientes de la carga y óxidos formados por la oxidación durante el proceso. Está constituida principalmente por FeO, SiO2, Fe3O4 , CaO, Al2O3, MgO. Fase Gaseosa: Formada básicamente por dióxido de azufre (SO2), oxígeno (O2), nitrógeno (N2) y vapor de agua (H2O) EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Fusión-Conversión Reacciones de Descomposición La calcopirita (CuFeS2), se desdobla debido a la alta temperatura existente en el Horno de Fusión-Conversión (1200 a 1250 °C). 2CuFeS2 + Calor  Cu2S(S) FeS(S) + ½ S2(g) Calcopirita Calor Calcosina Sulfuro de hierro Azufre EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Fusión-Conversión Descomposición La covelina y la pirita se descomponen producto de la inestabilidad que presentan a la temperatura de fusión. 2 CuS Calor  Cu2S(S) ½ S2 (g) Covelina Calor Calcosina Azufre FeS2 Calor  FeS(S) ½ S2(g) Pirita Calor Sulfuro de Hierro Azufre EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Fusión-Conversión Fusión En términos generales la fusión es el paso de los compuestos en estado sólido a líquido mediante el uso de calor: Cu2S(S) + Calor  Cu2S(l) Calcosina (sólida) Calcosina (líquida) FeS(s) + Calor FeS(l)  Sulfuro de hierro (sólido) Sulfuro de hierro (líquido) EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Fusión-Conversión Fusión En forma análoga, los óxidos presentes en el baño se funden pasando a la fase líquida. En las reacciones siguientes se muestra en forma específica el cambio de estado de la sílice, y en forma general la fusión de los demás óxidos (óxido de calcio, de magnesio, de aluminio, etc.). SiO2(S) Calor  SiO2 (l) Sílice (sólida) Calor  Sílice (líquida) Óxidos (S) Calor  Óxidos (l) EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Fusión-Conversión Oxidación Las reacciones de oxidación que ocurren durante el proceso son exotérmicas (liberan calor), y aportan la energía necesaria, principalmente para las etapas de descomposición y fusión. La oxidación del sulfuro de hierro con aire, que se caracteriza por ser una reacción altamente exotérmica, produce fundamentalmente óxidos de hierro. EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Fusión-Conversión Oxidación FeS + 3/2 O2  FeO + SO Calor Sulfuro de hierro Oxígeno Óxido de hierro Anhídrido sulfuroso 3 FeS O2  Fe3O4 + 3SO Calor Sulfuro de hierro Oxígeno Magnetita Anhídrido sulfuroso 3 FeO + ½ O2  Fe3O4 + Calor Óxido de hierro Oxígeno Magnetita FeS + 3Fe3O4  10FeO SO2 Sulfuro de hierro Magnetita Óxido de hierro Anhídrido sulfuroso EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Fusión-Conversión Oxidación (continuación) ½ S2 O2  SO2 + Calor Azufre Oxígeno Anhídrido sulfuroso Cu2 S(l) + 3/2O2(g)  Cu2O(l) + SO2(g) + Calor Sulfuro de cobre Oxígeno Óxido de cobre Anhídrido sulfuroso Cu2O(l) + FeS  Cu2 S(l) FeO Óxido de cobre Sulfuro de hierro Sulfuro de cobre Óxido de hierro EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Fusión-Conversión Formación de metal blanco Una vez que los sulfuros de cobre y hierro pasan a estado líquido, se mezclan entre sí formando la fase de metal blanco. Esta fase sulfurada es más densa que los óxidos silicatados presentes e inmiscibles en ellos, lo que permite la separación de sulfuros y óxidos: Cu2 S(l) FeS(l)  Cu2 S(l) * FeS(l) Sulfuro de cobre (l) Sulfuro de hierro (l) Metal blanco EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Fusión-Conversión Escorificación Los óxidos presentes en la fase líquida se combinan con la sílice formando la fase escoria. Esta fase es inmiscible con el metal blanco. La escoria posee menor densidad que el metal blanco y se acumula en la zona superior del baño líquido. EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Fusión-Conversión Escorificación 2 FeO + SiO2  2 FeO * SiO (Fe2SiO4) Óxido de hierro Sílice Fayalita CaO + SiO2  CaO * SiO (CaSiO3) Calcita Sílice Disolución del óxido de calcio en la fase escoria 2 MgO + SiO2  2 MgO * SiO (Mg2SiO4) Magnesita Sílice Disolución del óxido de magnesio en la fase escoria 2Al2O3 + 3SiO2  2Al2O3 * 3SiO2 Alúmina Sílice Disolución del óxido de aluminio en la fase escoria EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Fusión-Conversión Equipos Convertidor Teniente Horno Flash Reactor Noranda EIQ_ Andrea Fredes

METAL BLANCO A CONVERTIDORES PS ESCORIA A HORNOS LIMPIEZA DE ESCORIA
Proceso de Fusión-Conversión Convertidor Teniente ALIMENTACIÓN DE SÓLIDOS Y SÍLICE GASES Escoria TOBERAS DE INYECCIÓN Aire y Oxígeno CONCENTRADO SECO METAL BLANCO A CONVERTIDORES PS ESCORIA A HORNOS LIMPIEZA DE ESCORIA EIQ_ Andrea Fredes 73-75 % Cu 7-8 % Cu

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Horno Flash Proceso de Fusión-Conversión
GASES DE SALIDA ESCORIA METAL BLANCO METAL BLANCO 62-65% DE COBRE CAMARA DE REACCION QUEMADOR DE CONCENTRADO AIRE PRECALENTADO ENRIQUECIDO CON OXIGENO CONCENTRADO SECO Y FUNDENTE PETROLEO EIQ_ Andrea Fredes

Quemador Horno Flash Proceso de Fusión-Conversión
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Reactor Noranda Proceso de Fusión-Conversión
ALIMENTACIÓN DE SÓLIDOS Y SÍLICE GASES Escoria TOBERAS DE INYECCIÓN Aire y Oxígeno ESCORIA A FLOTACIÓN METAL BLANCO A CPS CONCENTRADO SECO EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Conversión Objetivo Producir cobre blister a partir de metal blanco. Proceso de Conversión de Sulfuros El proceso de conversión consiste primero en oxidar el sulfuro de hierro aún presente en el metal blanco y luego oxidar el sulfuro de cobre, obteniéndose Cobre metálico como producto. EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Conversión Oxidación Ferrítica FeS + 3/2 O2  FeO + SO Calor Sulfuro de hierro Oxígeno Óxido de hierro Anhídrido sulfuroso 3 FeS + 5O2  Fe3O4 + 3SO Calor Sulfuro de hierro Oxígeno Magnetita Anhídrido sulfuroso 3 FeO + ½ O2  Fe3O4 + Calor Óxido de hierro Oxígeno Magnetita Calor Escorificación 2 FeO + SiO2  2 FeO * SiO (Fe2SiO4) Óxido de hierro + Sílice EIQ_ Andrea Fredes Fayalita

Proceso de Conversión Soplado de Cobre Cu2 S(l) + O2(g)  2Cu(l) + SO2(g) + Calor Sulfuro de cobre Oxígeno Cobre blister Anhídrido sulfuroso Cu2 S(l) + 3/2O2(g)  Cu2O + SO2(g) + Calor Sulfuro de cobre Oxígeno Óxido de Cobre Anhídrido sulfuroso Cu2 S(l) + 2Cu2O  6Cu(l) + SO2(g) + Calor Sulfuro de cobre Óxido de cobre Cobre blister Anhídrido sulfuroso EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Conversión Equipos Convertidor Peirce-Smith Convertidor Flash EIQ_ Andrea Fredes

Convertidor Peirce Smith
Proceso de Conversión Convertidor Peirce Smith EJE DESDE FUSION: - CONVERTIDOR TENIENTE - HORNO FLASH GASES QUEMADOR AIRE - OX-COMBUSTIBLE AIRE ENRIQUECIDO COBRE CON 0,02 % S 0,50 % O2 COBRE BLISTER A HORNOS DE ANODOS ESCORIA CIRCULANTE EIQ_ Andrea Fredes

Convertidor Flash Proceso de Conversión SO2 + OTROS GASES FUNDENTE CaO
AIRE SO2 + OTROS GASES FUNDENTE CaO COMBUSTIBLE ESCORIA COBRE BLISTER EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Refinación a Fuego Refinación de Cobre El objetivo de la refinación es disminuir el azufre y oxígeno presente en el cobre líquido a valores de 0,002% de azufre y 0,15% de oxígeno. Proceso El proceso consiste en una primera etapa en eliminar el azufre por oxidación con aire y luego eliminar el oxígeno disuelto en el líquido mediante inyección de combustibles al baño. EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Refinación a Fuego Etapa de Desulfurización SX (Cu) + O2(g)  SO2(g) Azufre en cobre blister Oxígeno Anhídrido sulfuroso Cu (l) + O2(g)  Cu2O (l) Cobre blister Oxígeno Óxido de Cobre Etapa de Reducción Cu2O (l) + ZO2(g) + CXHY (g)  2Cu(l) + XCO2(g) + (Y/2) H2O(g) Oxido de Cobre Oxígeno Hidrocarburo Cobre anódico Anhídrido carbónico Agua EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Refinación a Fuego Equipos Horno Rotatorio de Refino a Fuego Horno Reverbero EIQ_ Andrea Fredes

Horno de Refino a Fuego Proceso de Refinación a Fuego
BLISTER DESDE CONVERSION: CONVERTIDOR PEIRCE SMITH COVERTIDOR FLASH GASES AIRE COMBUSTIBLE A RUEDA DE MOLDEO EIQ_ Andrea Fredes ANODOS

Proceso de Moldeo de Ánodos
Proceso de Refinación a Fuego Proceso de Moldeo de Ánodos EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Limpieza de Escoria Limpieza de Escoria El objetivo de este proceso es recuperar el cobre contenido en la escoria. Las escorias enviadas a botadero deben contener valores menores a 1% de Cobre. Proceso El proceso consiste básicamente en reducir el nivel de magnetita de la escoria, lo que permite disminuir la viscosidad y decantar el metal blanco atrapado en la escoria. Además, parte del cobre oxidado se puede reducir a cobre metálico, el cual decanta al fondo del horno. EIQ_ Andrea Fredes

Proceso de Limpieza de Escoria en HLE Reducción de Magnetita CXHY (g) + (X/2)O2(g)  XCO(g) + (Y/2) H2(g) Hidrocarburo Oxígeno Monóxido de carbono Hidrógeno Fe3O4 + CO(g)  3FeO(l) + CO2(g) Magnetita Monóxido de carbono Óxido de hierro Anhídrido carbónico Fe3O4 H2(g)  3FeO(l) + H2O(g) Magnetita Hidrógeno Óxido de hierro Agua Escorificación 2 FeO + SiO2  2 FeO * SiO (Fe2SiO4) Óxido de hierro EIQ_ Andrea Fredes Sílice Fayalita

Proceso de Limpieza de Escoria en HELE Reducción de Magnetita XC (s) + (X/2)O2(g) XCO(g)  Monóxido de carbono Carbón Oxígeno + CO2(g) Fe3O4 + CO(g) 3FeO(l)  Óxido de hierro Anhídrido carbónico Magnetita Monóxido de carbono Fe3O4 C (s)  3FeO(l) + CO Magnetita Carbón Óxido de hierro Monóxido de carbono Escorificación 2 FeO + SiO2  2 FeO * SiO (Fe2SiO4) Óxido de hierro EIQ_ Andrea Fredes Sílice Fayalita

Proceso de Limpieza de Escoria Equipos Horno de Limpieza de Escoria, HLE Horno Eléctrico, HELE EIQ_ Andrea Fredes

Horno Limpieza de Escoria CONVERTIDORES PIERCE SMITH
Proceso de Limpieza de Escoria Horno Limpieza de Escoria ESCORIA DESDE FUSION: - CONVERTIDOR TENIENTE - HORNO FLASH GASES QUEMADOR AIRE - OX-COMBUSTIBLE REDUCTOR MATA A CONVERTIDORES PIERCE SMITH AIRE EIQ_ Andrea Fredes ESCORIA A BOTADERO

CONVERTIDORES PEIRCE SMITH
Proceso de Limpieza de Escoria Horno Eléctrico ESCORIA DESDE FUSION: - CONVERTIDOR TENIENTE - HORNO FLASH ELECTRODOS CARGA FRÍA GASES MATA A CONVERTIDORES PEIRCE SMITH ESCORIA A BOTADERO EIQ_ Andrea Fredes

Escoria a Botadero EIQ_ Andrea Fredes

Procesos de Fundición (El Teniente) PLANTA ACIDO SULPURICO CONCENTRADO DE COBRE GAS 10~12 % SO2 SECADOR LECHO FLUIDIZADO (2) PLANTA OXÍGENO CONVERTIDOR TENIENTE (2) P.S. (4) HORNO ANODICO (2) RAF (3) LIMPIEZA (4) 0,2 % HUMEDAD ESCORIA 6- 8 % Cu METAL BLANCO 75 % Cu METAL BLANCO 72~75 % Cu AIRE +CARBÓN AIRE ESCORIA A BOTADERO < 0.85 % Cu COBRE BLISTER 99.3 % Cu RUEDA MOLDEO ANODOS (1) RUEDA MOLDEO RAF (2) ANODOS 99,7 % Cu COBRE RAF 99.9 % Cu EIQ_ Andrea Fredes

Procesos de Fundición (Chagres) Gases CONCENTRADO DE COBRE SECADO HORNO FLASH PLANTA DE ACIDO Escoria Metal Blanco Escoria Botadero Metal Bajo PLANTA DE OXIGENO H.L.E. C. P. S. Cobre Blister HORNO DE REFINO ÁNODOS RUEDA DE MOLDEO EIQ_ Andrea Fredes

REFINERIA ELECTROLITICA
Procesos Pirometalúrgicos Proceso de Fundición y Refinería (Ventanas) Gases MEZCLAS DE CONCENTRADO SECADO PLANTA DE ACIDO CONVERTIDOR TENIENTE Escoria Metal Blanco Escoria Botadero HORNO ELECTRICO Metal Bajo PLANTA DE OXIGENO C. P. S. Cobre Blister METALES NOBLES REFINERIA ELECTROLITICA HORNO DE REFINO ÁNODOS RUEDA DE MOLDEO CÁTODOS EIQ_ Andrea Fredes

Procesos Electrometalúrgicos
Electrorefinación de Cobre Objetivos Producir cobre de 99,99 + % de pureza a partir de ánodos producidos en los Procesos Pirometalúrgicos de Fundición. Proceso El Proceso de Electrorefinación de Cobre, consiste en disolver, en una solución acuosa de sulfato de cobre (electrolito), el cobre impuro contenido en los ánodos y depositar sobre cátodos, mediante la aplicación de energía eléctrica, cobre de alta pureza. EIQ_ Andrea Fredes

Electrorefinación de Cobre Disolución Electroquímica de los ánodos Cu°ánodo  Cu e εºred = + 0,337 V Depositación de cobre en el cátodo Cu+2 + 2e  Cu°cátodo εºoxid = - 0,337 V Potencial Teórico de Celda ε°celda = (+ 0,337) + (- 0,337) = 0,0 Volt EIQ_ Andrea Fredes

Electrorefinación de Cobre + CATODO + - ANODO Cu ANODO Cu Entrada Electrolito Cu° Cu° Salida Electrolito Electrolito Cu+2 H2SO4 H2O Cu+2 Cu+2 barro anódico barro anódico Barro anódico: Au, Ag, Pt, Se, Te EIQ_ Andrea Fredes

Electrorefinación de Cobre PRODUCTO FINAL: CÁTODOS DE COBRE ELECTROLÍTICO PUREZA: 99,99% Cu EIQ_ Andrea Fredes

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Conminución de Óxidos Objetivos Proceso
Disminuir el tamaño de las rocas mineralizadas, adecuándola a los requerimientos de tamaño del proceso de lixiviación. Proceso El material extraído pasa secuencialmente por Chancadores Primarios (8”) y Chancadores Secundarios (tamaño mayor a ½”). EIQ_ Andrea Fredes

Conminución de Óxidos Chancado Primario Chancado Secundario
Tamaño: 1,2 cm Chancado Primario Chancado Secundario EIQ_ Andrea Fredes

Procesos Hidrometalúrgicos
Objetivos Disolver el cobre contenido en los minerales oxidados, mediante tratamiento de los sólidos con soluciones de ácido sulfúrico, proceso conocido como Lixiviación. Purificar las soluciones de sulfato de cobre, mediante Extracción por Solvente. EIQ_ Andrea Fredes

Lixiviación Proceso El proceso de lixiviación se aplica principalmente a minerales de cobre oxidados, a óxidos y sulfuros de baja ley. El proceso de lixiviación consiste en la disolución química de parte de la materia prima tratada para formar una solución que contenga el metal que se desea recuperar. La lixiviación disuelve elementos deseados y también algunos no deseados, dejando un residuo insoluble. EIQ_ Andrea Fredes

EXTRACCIÓN POR SOLVENTES
Procesos Hidrometalúrgicos Esquema de Lixiviación Típica de Minerales Oxidados EXTRACCIÓN POR SOLVENTES LIXIVIACIÓN ÓXIDOS DE COBRE PILAS DE LIXIVIACIÓN REEXTRACCIÓN REFINADO EXTRACCIÓN EIQ_ Andrea Fredes CÁTODOS ELECTROOBTENCIÓN

Lixiviación Factores técnicos y económicos en el análisis de un proyecto de lixiviación: Ley de la especie de interés a recuperar Reservas de mineral Caracterización mineralógica y geológica Consumo de agente lixiviante Capacidad de procesamiento Costos de operación y de capital Rentabilidad económica EIQ_ Andrea Fredes

Lixiviación El medio de lixiviación para minerales de cobre es normalmente una solución acuosa de ácido sulfúrico. El amoníaco y el ácido clorhídrico se usan en dos o tres casos para minerales sulfurados, sulfuros de Ni-Cu y también han sido propuestos para concentrados de sulfuro de cobre. EIQ_ Andrea Fredes

Lixiviación Minerales y Reactivos Las ventajas principales del ácido sulfúrico son su bajo costo y su acción rápida sobre los minerales de cobre que contienen oxígeno. Además, el ácido es en parte regenerado cuando se lixivian minerales de sulfato o sulfuro. EIQ_ Andrea Fredes

Lixiviación de Óxidos Los minerales de cobre que contienen oxígeno son muy solubles en ácido sulfúrico diluido. Los factores que favorecen la lixiviación son la alta concentración de ácido (hasta 150 kg H2SO4/m3), temperaturas elevadas (hasta 60ºC) y grandes áreas de contacto. Reacción general: EIQ_ Andrea Fredes

Lixiviación de Sulfuros Los minerales sulfurados de cobre son prácticamente insolubles en ácido sulfúrico, a menos que se tengan condiciones oxidantes. Aun así, las reacciones de lixiviación tienden a ser lentas. La disolución de los sulfuros metálicos ocurre en presencia de agentes oxidantes, tales como Fe+3 y/o O2. Reacción general: MS + Oxid  M+m + SO4-2 EIQ_ Andrea Fredes

Lixiviación de Sulfuros El problema de las emisiones de SO2 de las fundiciones ha dado considerable impulso al estudio de técnicas hidrometalúrgicas para el tratamiento de sulfuros, mediante Biolixiviación. MS + Oxid  M+m + SO4-2 bacterias EIQ_ Andrea Fredes

Sistemas de Lixiviación Lixiviación de lechos fijo in situ en botaderos en pilas en bateas Lixiviación de pulpas por agitación en autoclave EIQ_ Andrea Fredes

Sistemas de Lixiviación Lixiviación en pilas Solución de lixiviación Cementación con chatarra de fierro Extracción por solvente Electroobtención Electrolito Lixiviación en cubas Concentrados de óxidos Flotación Lixiviación por agitación EIQ_ Andrea Fredes

Extracción por Solvente Objetivo Capturar selectivamente los iones Cu+2 desde una solución de baja concentración impura y liberarlos en una solución de alta acidez, obteniéndose una solución de mayor concentración de cobre con menores impurezas (electrolito). EIQ_ Andrea Fredes

Extracción por Solvente Proceso El proceso SX es altamente selectivo. La solución acuosa es puesta en contacto con un orgánico capaz de extraer desde ella el cobre que contiene. En un paso siguiente el cobre es reextraído desde el orgánico, obteniéndose una solución de sulfato de cobre de alta pureza. EIQ_ Andrea Fredes

Extracción por Solvente Reacción de extracción Reacción de reextracción EIQ_ Andrea Fredes

Extracción por Solvente R I -C- II O N H R I -C- II HO NOH 2 Cu+2 + N II -C- O I R H H+ Cu Mecanismo de Quelación EIQ_ Andrea Fredes

Extracción por Solvente: Proceso de Extracción Orgánico descargado Orgánico cargado Mezclador - decantador Refinado a etapa de Lixiviación Solución de Lixiviación Ac Or EIQ_ Andrea Fredes

Extracción por Solvente: Proceso de Reextracción Orgánico cargado Orgánico descargado Mezclador - decantador Electrolito de alta concentración de cobre a Electroobtención Ac Or Electrolito de baja concentración de cobre EIQ_ Andrea Fredes

Electro-obtención de Cobre Objetivos Producir cobre de 99,99 + % de pureza a partir del electrolito de sulfato de cobre proveniente de la etapa SX. Proceso El Proceso de Electroobtención de Cobre, consiste en depositar el cobre disuelto en la solución acuosa de sulfato de cobre (electrolito) sobre cátodos, mediante la aplicación de energía eléctrica. EIQ_ Andrea Fredes

Electro-obtención de Cobre En el cátodo ocurre la reducción de los iones cúpricos a cobre metálico. Cu+2 + 2e-  Cu° εºred = + 0,337 V En el ánodo ocurre la oxidación de descomposición de agua. H2O  1/2O2 + 2H+ + 2e- εºoxid = - 1,229 V ε°celda = (+0,337) + (-1,229) = - 0,892 Volt Un potencial de celda negativo significa que al sistema debe suministrarse energía eléctrica desde una fuente externa para que ocurra. EIQ_ Andrea Fredes

Electro-obtención de Cobre + CATODO + ANODO Pb ANODO Pb - Electrolito de alta concentración de cobre Cu° Cu° Electrolito de baja concentración de cobre O2 gas O2 gas Electrolito Cu+2 H2SO4 H2O Cu+2 Cu+2 EIQ_ Andrea Fredes

Sistemas de Lixiviación Lixiviación In Situ Este tipo de técnica se refiere a la lixiviación de residuos fragmentados dejados en minas abandonadas o a la aplicación de soluciones directamente a un cuerpo mineralizado. EIQ_ Andrea Fredes

Sistemas de Lixiviación Lixiviación en Botaderos Consiste en lixiviar desmontes o sobrecarga de minas de tajo abierto, los que, debido a sus bajas leyes, no pueden ser tratados por métodos convencionales. Este material es depositado sobre superficies impermeables y las soluciones percolan a través del lecho por gravedad. Normalmente son de grandes dimensiones, requiere poca inversión y es económico de operar, pero la recuperación es baja (40-60% Cu) y necesita tiempos largos para extraer todo el metal. EIQ_ Andrea Fredes

Sistemas de Lixiviación Lixiviación en pilas La lixiviación en pila es una lixiviación por percolación del mineral acopiado sobre una superficie impermeable, preparada para colectar las soluciones. Se diferencia de la lixiviación en botaderos en que se emplea mineral extraído de la mina o procesado previamente, en vez de materiales de sobrecarga. EIQ_ Andrea Fredes

Sistemas de Lixiviación Lixiviación por Agitación de Minerales Oxidados La lixiviación por agitación es una lixiviación rápida de partículas finas (normalmente 90% - 75 m) en soluciones concentradas de ácido. La lixiviación por agitación toma de 2 a 5 h. EIQ_ Andrea Fredes

Metalurgia Extractiva del Cobre

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