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LA INDUSTRIA DEL COBRE I.

CONCEPTOS BÁSICOS:

El cobre es un recurso natural no renovable extraído de la corteza terrestre. Fue el primer metal utilizado por el hombre, bajo la forma de cobre nativo o natural de alta pureza, en la fabricación de herramientas y productos de ornamentación. Pero, no es hasta comienzos del siglo XX, con la instalación de grandes generadores eléctricos y líneas de transmisión y distribución de energía, que el cobre se transforma en uno de los metales más utilizados en el mundo debido al aumento de la demanda de electricidad junto con la adopción del cobre como referencia estándar de conductividad eléctrica por la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI) en 1913. El cobre refinado para uso industrial puede ser obtenido a través de dos procesos de acuerdo a las características propias de cada yacimiento: Electro-obtención (SX-EW) y/o Flotación. Como se describe en Agostini (2006), estos procesos se pueden explicar en cuatro pasos: Producción de mina, concentración, fundición y refinado. En el proceso de producción de mina se extrae la parte mineralizada y otros elementos del macizo rocoso de la mina por medio de los sub-procesos de perforación y tronadura, carguío y transporte y el posterior chancado (trituración). El tratamiento del material chancado depende de si se trata de mineral oxidado (Electro-obtención) o mineral sulfurado (Flotación), para el primero el material chancado es almacenado en una planta de lixiviación que separa los residuos y otros minerales del cobre para obtener un ánodo de cobre concentrado y purificado, mientras que para el segundo el material chancado es nuevamente molido y el cobre es separado de otros minerales e impurezas por medio de un proceso de flotación para obtener concentrado de cobre. Éste último es posteriormente fundido para remover otros minerales como fierro o azufre de lo cual se obtiene un ánodo de cobre 99.5% puro. Finalmente en la etapa de refinación los ánodos de cobre en forma de láminas son sumergidos en piscinas con una solución de agua y ácido sulfúrico y por medio de electrolisis se obtiene un cátodo de cobre con una pureza del 99.9%, el cual es el producto final para el consumo industrial.

Figura 1. El proceso de producción del cobre

Fuente: Elaboración propia con base en CDA, Codelco.

5

II.

PRODUCCION DE COBRE A NIVEL MUNDIAL

 Producción de cobre en el mundo en el 2010

 Producción de cobre en el mundo en el 2011

 Producción de cobre en el mundo en el 2012

 Producción de cobre en el mundo en el 2013

En el 2013, el Perú se mantuvo como el tercer productor mundial de cobre y aún es superado por China y Chile, según mostró un reporte elaborado por CRU Consulting: Metals, Mining and Fertilizer Advice. De acuerdo con la lista de la entidad, que agrupa a los 10 principales productores del metal rojo en el mundo, el Perú ocupa la referida posición al registrar una producción de 1.353 toneladas métricas (TM) de cobre.

Sin embargo, Chile se volvió a posicionar como el líder el ránking al reportar una producción de 5.788 TM de cobre, seguido por China con 1.596 TM. Como se conoce, Perú se mantuvo en dicha lista como el segundo productor mundial hasta el 2011. No obstante, fue superado por China al año siguiente. Según detalló CRU Consulting: Metals, Mining and Fertilizer Advice, la cuarta posición en producción de cobre en 2013 fue Estados Unidos (1.273 MM). Le sigue Australia, Congo, Zambia, Rusia, Canadá e Indonesia. El Ministerio de Energía y Minas (MEM) ha anunciado que se busca posicionar al Perú como productor mundial de cobre. Así, se estima que con la puesta en marcha de los proyectos mineros Toromocho(Junín) y Las Bambas (Apurímac), la producción nacional de cobre supere las 2.500 TM. Producción de cobre en el 2013 en el mundo Miles de toneladas

III.

PAIS

MILES DE TONELADA S METRICAS

1

CHILE

5.788

2

CHINA

1.596

3

PERU

1.353

4

ESTADOS UNIDOS

1.273

PRODUCCION NACIONAL DE COBRE EN EL PERÚ:

IV.

Producción

2011

2012

2013

Cobre

1 235.345

1 298.564

1 305.29

zinc

1 256.383

1 281.224

1 296.45

INFORMACIÓN GENERALIZADA:

El cobre (del latín cuprum, y éste del griego kypros), 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 (el segundo después de la plata). 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. Fue uno de los primeros metales en ser utilizado por el ser humano en la prehistoria. El cobre y su aleación con el estaño, el bronce, adquirieron tanta importancia que los historiadores han llamado Edad del Cobre y Edad del Bronce a dos periodos de la Antigüedad. Aunque su uso perdió importancia relativa con el desarrollo de la siderurgia, el cobre y sus aleaciones siguieron siendo empleados para hacer objetos tan diversos como monedas, campanas y cañones. A partir del siglo XIX, concretamente de la invención del generador eléctrico en 1831 por Faraday, el cobre se convirtió de nuevo en un metal estratégico, al ser la materia prima principal de cables e instalaciones eléctricas.. El cobre es el tercer metal más utilizado en el mundo, por detrás del hierro y el aluminio. Propiedades y características del cobre

a) Propiedades físicas

Cubierta del Palacio de los Deportes de México D. F. construida en 1968 con cobre expuesto a la intemperie.

El cobre posee varias propiedades físicas que propician su uso industrial en múltiples aplicaciones, siendo el tercer metal, después del hierro y del aluminio, más consumido en el mundo. Es de color rojizo y de brillo metálico y, después de la plata, es el elemento con mayor conductividad eléctrica y térmica. Es un material abundante en la naturaleza; tiene un precio accesible y se recicla de forma indefinida; forma aleaciones para mejorar las prestaciones mecánicas y es resistente a la corrosión y oxidación. b) Propiedades mecánicas

Tanto el cobre como sus aleaciones tienen una buena maquinabilidad, es decir, son fáciles de mecanizar. El cobre posee muy buena ductilidad y maleabilidad lo que permite producir láminas e hilos muy delgados y finos. Es un metal blando, con un índice de dureza 3 en la escala de Mohs (50 en la escala de Vickers) y su resistencia a la tracción es de 210 MPa, con un límite elástico de 33,3 MPa. Admite procesos de fabricación de deformación como laminación o forja, y procesos de soldadura y sus aleaciones adquieren propiedades diferentes con tratamientos térmicos como temple y recocido. En general, sus propiedades mejoran con bajas temperaturas lo que permite utilizarlo en aplicaciones criogénicas. c) Características químicas

Techumbre de cobre con pátinade cardenillo en el ayuntamiento deMinneapolis (Minnesota).

En la mayoría de sus compuestos, el cobre presenta estados de oxidación bajos, siendo el más común el +2, aunque también hay algunos con estado de oxidación +1. Expuesto al aire, el color rojo salmón, inicial se torna rojo violeta por la formación de óxido cuproso (Cu2O) para ennegrecerse posteriormente por la formación de óxido cúprico (CuO). La coloración azul del Cu+2 se debe a la formación del ion [Cu (OH2)6]+2. Expuesto largo tiempo al aire húmedo, forma una capa adherente e impermeable de carbonato básico (carbonato cúprico) de color verde y venenoso. También pueden formarse pátinas de cardenillo, una mezcla venenosa de acetatos de cobre de color verdoso o azulado que se forma cuando los óxidos de cobre reaccionan con ácido acético, que es el responsable del sabor del vinagre y se produce en procesos de fermentación. Al emplear utensilios de cobre para la cocción de alimentos, deben tomarse precauciones para evitar intoxicaciones por cardenillo que, a pesar de su mal sabor, puede ser enmascarado con salsas y condimentos y ser ingerido. Los halógenos atacan con facilidad al cobre, especialmente en presencia de humedad. En seco, el cloro y el bromo no producen efecto y el flúor solo le ataca a temperaturas superiores a 500 °C. El cloruro cuproso y el cloruro cúprico, combinados con el oxígeno y en presencia de humedad producen ácido

clorhídrico, ocasionando unas manchas de atacamita o paratacamita, de color verde pálido a azul verdoso, suaves y polvorientas que no se fijan sobre la superficie y producen más cloruros de cobre, iniciando de nuevo el ciclo de la erosión. Los ácidos oxácidos atacan al cobre, por lo cual se utilizan estos ácidos como decapantes (ácido sulfúrico) y abrillantadores (ácido nítrico). El ácido sulfúrico reacciona con el cobre formando un sulfuro, CuS (covelina) o Cu2S (calcocita) de color negro y agua. También pueden formarse sales de sulfato cúprico (antlerita) con colores de verde a azul verdoso. Estas sales son muy comunes en los ánodos de los acumuladores de plomo que se emplean en los automóviles.

Disco de cobre obtenido mediante un proceso de colada continua (99,95 % de pureza).

El ácido cítrico disuelve el óxido de cobre, por lo que se aplica para limpiar superficies de cobre, lustrando el metal y formando citrato de cobre. Si después de limpiar el cobre con ácido cítrico, se vuelve a utilizar el mismo paño para limpiar superficies de plomo, el plomo se bañará de una capa externa de citrato de cobre y citrato de plomo con un color rojizo y negro. V.

DESCRIPCION DEL PROCESO OBTENCION DEL COBRE

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

b) Molienda: grandes molinos continúan reduciendo el material, hasta llegar a unos 0,18 mm.

c) Flotación: En esta etapa se genera espuma, cuyas burbujas atrapan el cobre y otros minerales sulfurados contenidos en la pulpa. Luego de varios ciclos, se recolecta y se seca esta espuma para obtener el concentrado de cobre que continúa su purificación. 4FeS + 7 O2  4SO2 + 2Fe2O3 Cu2S + 2 O2  2CuO + SO2 2CuO + Cu2S  4Cu + SO2 d) 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 (refinada a fuego), el que es moldeado en placas llamadas ánodos, que van a electro refinación.

e) Lixiviación: Las pilas de material mineralizado se riegan con una solución de agua con ácido sulfúrico que disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados, formando una solución de sulfato de cobre. Esta solución escurre a través de la pila, se recoge, luego se purifica y se concentra antes de llevarla al electro obtención. f) 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.

g)

Electro obtención: consiste en una electrólisis mediante la cual se recupera el cobre de la solución proveniente de la lixiviación, obteniéndose cátodos de alta pureza. h) 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. i) Despacho y transporte: los cátodos son despachados en trenes o camiones hacia los puertos de embarque y desde ahí, a los principales mercados compradores.  Formas de extracción La extracción de cobre se puede hacer desde una mina a tajo (rajo) abierto o subterránea.  La extracción subterránea: se realiza cuando un yacimiento presenta una cubierta de material estéril muy espesa, lo que hace que la extracción desde la superficie sea muy poco rentable. Para ello se realizan distintos tipos de faenas bajo el suelo, las que pueden ser horizontales en túneles o galerías, verticales en piques o inclinadas en rampas.  La extracción a rajo abierto: se hace cuando una mina presenta una forma regular y el mineral está ubicado en la superficie y el material estéril que lo cubre pueda ser retirado con facilidad. Un rajo se construye con un determinado ángulo de talud, con bancos y bermas en las que se realizan

las tronaduras (detonaciones), de donde sale el material que luego será transportado por estas mismas vías en grandes camiones.

VI.

Diagrama de flujo de proceso de obtención del cobre