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PREPARACION DE MENAS DE COBRE

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PREPARACION DE MENAS DE COBRE 1.- GENERALIDADES - El cobre se encuentra en la naturaleza generalmente formado minerales. Los minerales de cobre son explotados actualmente en: 

Minerales de cobre nativo: Contiene cobre puro.



Mineral sulfurado: son los más, difundidos, entre los más importantes se encuentran la pirita cuprosa o calcopirita y la calcosina.



Mineral oxidado: Los más importantes son, la cuprita (óxido rojo), la maleconita (óxido negro) y la malaquita (carbonato verde).

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. 2.- MINERALES DE COBRE Los principales minerales de sulfuro de cobre son calcopirita (CuFeS2), calcocita (Cu2S), covelita (CuS), bornita (Cu5FeS4), tetraedrita ((Cu,Fe)12Sb4S13) y enargita (Cu3AsS4). La fuente principal de cobre es la de depósitos de mineral pórfido en la que uno o una combinación de los minerales antes mencionados se produce. Un mineral de sulfuro cobre típico contiene varios niveles de tipos de sulfuro de hierro que generalmente incluyen pirita (FeS2) y pirrotita (Fe1-xS). 3.- MINERALES Y YACIMIENTOS TIPICOS  El cobre, de símbolo Cu, es el elemento químico de número atómico 29. Se trata de un metal de transición de color rojizo y brillo metálico que junto a la Univ. Ademar W. Copa Cayo

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plata y el oro forma parte de la llamada familia del cobre, caracterizada por ser los mejores conductores de electricidad. Gracias a su alta conductividad eléctrica, ductibilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros componentes eléctricos y electrónicos.  Su densidad es de 10.5 g/cc.  Su dureza es de 2.5-3 en la escala de Mohs.  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.  Las grandes minas de cobre están en Corocoro y Chacarilla han parado por deficiente minería y condescendencia con los trabajadores ineficientes de la primera y muy exigentes en la segunda. Depósitos que todavía son potenciales. Hay uno grande en Elena de Antaquira que requiere de mayor exploración y planificación, y otro muy grande y virgen, Abaroa en Los Lipez, el más importante descubierto en la vida del Servicio Geológico de Bolivia GEOBOL, en el Proyecto LIPEZ COMIBOL 70, que requiere de una malla de someras y abundantes perforaciones verticales para convertir en mega yacimiento y hacer minería moderna de gran beneficio. METODOS PREPARACION DE LOS MINERALES DE COBRE  Hidrometalurgia del cobre La hidrometalurgia consiste en procesos en solución acuosa mediante los cuales se extrae el metal de una mena.

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El proceso hidrometalúrgico más importante es la lixiviación, en el cual el mineral que contiene el metal que se desea extraer se disuelve de un modo selectivo. Si el compuesto es soluble en agua, entonces el agua resulta ser un buen agente para la lixiviación, pero en general, para la lixiviación se ocupa una solución acuosa de un ácido, una base, o una sal. Cabe destacar que en los minerales de cobre oxidados se aplica la lixiviación y en los minerales de cobre sulfurados la flotación para la obtención de cobre metálico. En la obtención de cobre de la calcopirita (CuFeS2), (mineral de cobre sulfurado) este mineral se trata con una solución acuosa de cloruro cúprico (CuCl2). En la reacción todo el cobre precipita como cloruro cuproso (CuCl), el cual se separa fácilmente del azufre y del hierro que queda como cloruro ferroso, tal como se lo señala en la siguiente reacción: CuFeS2(s)+ 3 CuCl2(ac)

4 CuCl(s)+ FeCl2(ac)+ 2 S(s)

Al cloruro cuproso (CuCl) se le agrega una solución acuosa de cloruro de sodio, lo que provoca la disolución del precipitado y la formación del complejo ión dicloro cobre (I), CuCl21- , que queda en solución acuosa. CuCl(s) + Cl1-(ac)

CuCl21-(ac)

Los compuestos de cobre(I) son inestables. El Cu1+ dismuta a cobre metálico y a Cu2+ en forma de CuCl2, sustancia que se ocupa nuevamente para el tratamiento del mineral. 2 CuCl21-(ac)

Cu(s) + CuCl2(ac) + 2 Cl- (ac)

 Refinación electrolítica del cobre Por el proceso de electrolisis del cobre impuro se obtiene un metal de la pureza que exige la industria eléctrica y además se recupera las pequeñas cantidades de metales preciosos, que siempre acompañan al cobre, ya que estas no se pueden

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recuperar por los procesos de afino al fuego. Las impurezas mas nocivas para la conductividad del cobre que consume la industria eléctrica son el fosforo y el arsénico, de forma que una centésima por ciento de fosforo puede reducir aquella una quinta parte de su valor. El cobre obtenido por vía seca se encuentra impurificado por varios metales en mayor o menor grado, según el mineral y método de extracción utilizado; su proporción no debe pasar del 2% para evitar tener que renovar el baño frecuentemente. Para preparar los ánodos de cobre impuro se funde el cobre de convertidor en horno reverbero, para eliminar todavía parte de las impurezas volátiles como el azufre, arsénico, antimonio y zinc y algunas más oxidables como el hierro, plomo y niquela. El cobre del convertidor contiene gran cantidad de Cu2O (5%) y al fundir nuevamente es removido con largos palos de madera verde que reduce gran parte de aquel oxido a metal. Sistema de Afino: En general en la refinación electrolítica se utiliza industrialmente dos sistemas:  Sistema Múltiple.  Sistema en serie. 1. Sistema Múltiple En este sistema llamado también en paralelo los ánodos y cátodos se disponen en el tanque alertadamente unos al lado de los otros, pero de modo que todos los ánodos se conectan al polo positivo de la red y todos los cátodos al polo negativo. Los cátodos son laminas de cobre puro de 1 mm de espesor obtenidas eléctricamente en un baño aparte, el cobre es precipitado sobre cátodos laminados y engrasados previamente para poder separar las laminas de cobre formadas; cada 24 horas son separadas estas laminas. 2. Sistemas en serie: En este sistema se disponen las placas de cobre impuro, de modo que un electrodo extremo se une al polo positivo de la corriente y

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el otro se conecta con el polo negativo. Al paso de la corriente por el baño los electrodos intermedios actúan por una cara como ánodos y como cátodos por otra; por la cara anódica se disuelven, en tanto que por la catódica se precipita el cobre. La electrólisis no debe prolongarse hasta agotar todo el cobre del ánodo, con el fin de poder separar el cobre precipitado en la cara catódica. A tal fin debe darse a ésta previamente una capa fina de grasa. Con el sistema múltiple se puede tratar cobre más impuro que con el sistema en serie y ello dá lugar a que se recuperen mayor cantidad de metales noble; el manejo de los electrodos se hace más fácil y también debido a la mayor distancia de éstos se facilita igualmente la circulación del electrolito. La conductividad del baño deberá ser, tanto mayor. El sistema en serie, en cambio, presenta la ventaja de que no precisa tanto cobre para las condiciones, la instalación ocupa menor espacio, se producen menos recortes en el electrodo y se alcanzan rendimientos energéticos mayores. Comportamiento del cobre en el proceso: En la electrolisis se producen dos tipos de reacciones, anódicas y catódicas, como se sabe la celda desarrolla una pequeña

fuerza

contra

electromotriz cercana a cero y que al aplicar una fuerza electromotriz externa,

el

comportamiento

espontaneo se invertía, por lo tanto el paso de la corriente cambia (ánodo – cátodo) como se ve en la siguiente figura.

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