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Sede: Rancagua

Proceso del cobre Docente Sr: Osvaldo Albornoz

Integrantes: Nayadet Alarcón Marambio. Javiera Faúndez Veas. María Jose Rubio Saavedra. Técnico en Logística y Procesos Industriales. Procesos Industriales. Sección: 531. Fecha entrega informe: 01/07/2020

Índice General I.

Índice de imágenes ………………………………………………………………………………………..4

II.

Resumen ejecutivo ………………………………………………………………………………………. 6

III.

Introducción ………………………………………………………………………………………………..7

IV.

Objetivo General …………………………………………………………………………...……………...8

V.

Objetivos Específicos ………………………………………………………………………………….... 8

VI.

Despliegue de objetivos ……………………………………………………………………………….... 9

VII.

Señalar la definición de que es el cobre y los objetos que podemos adquirir a través de su uso……...…………………………………………………………………………………………………....9

VIII.

¿Qué es el cobre? ……………………………………………………………………………………….. 9

IX.

Identificar el proceso productivo del cobre exponiendo los distintos caminos que se pueden tomar para llegar al fin de la productividad ………………………………………………………….11

X.

Exploración ……………………………………………………………………………………………….11

XI.

A. Básica …………………………………………………………………………………………………..11

XII.

B. Intermedia …………………………………………………………………………………………… 12

XIII.

C. Avanzada ……………………………………………………………………………………………… 12

XIV.

Extracción ……………………………………………………………………………………………….. 13

XV.

A. Extracción Subterránea…………………………………………………………………………… 13

XVI.

B. Extracción a rajo abierto …………………………………………………………………………….14

XVII.

Chancado ………………………………………………………………………………………………… 15

XVIII.

Proceso productivo del cobre sulfurado …………………………………………………………… 16 ▪

Molienda ………………………………………………………………………………………………….. 16

▪

Molienda de barras ……………………………………………………………………………………... 16

▪

Molienda de bolas ……………………………………………….……………………………………… 17

▪

Molienda de sag ………………………………………………………………………………………….17

XIX.

Flotación………………………………………………………………………………………………….. 18

XX.

Fundición ………………………………………………………………………………………………….19 ▪

Recepción y muestreo ………………………………………………………………………………… 19

▪

Fusión …………………………………………………………………………………………………….. 19

▪

Conversión ………………………………………………………………………………………….…… 20

▪

Pirorrefinación …………………………………………………………………………………….……..20

XXI.

Electrorefinacón ………………………………………………………………………………….……...21

XXII.

Innovación en el proceso productivo de los sulfuros …………………………………………….22

XXIII.

Biolixiviación……………………………………………………………………………………………...22

XXIV.

Electroobtención ……………………………………………………………………………………….. 23

XXV.

Proceso productivo del cobre oxidado ………………………………………………………………24

2

XXVI.

Lixiviación………………………………………………………………………………………………... 24

XXVII.

Electroobtencion………………………………………………………………………………………... 25

XXVIII.

Organizar el proceso productivo del cobre construyendo un "esquema" de este, y además un Diagrama BPMN ……………………………………………………………………………………. 26

XXIX.

Proceso productivo del cobre …………………………………………………………………………26

XXX.

BPMN del proceso productivo del cobre …………………………………………………………….27

XXXI.

Conclusión………………………………………………………………………………………………...28

XXXII.

Recomendaciones ……………………………………………………………………………………… 29

XXXIII.

Referencias ……………………………………………………………………………………………….30

XXXIV.

Anexos …………………………………………………………………………………………………….31

3

Índice de Imágenes Imagen 1: Cobre…………………………………………………………………………………………………….. 9 Imagen 2: Tuberías de cobre…………………………………………………………………………………….. 9 Imagen 3: Hilo de cobre …………………………………………………………………………………………..10 Imagen 4: Sulfato de cobre ………………………………………………………………………………………10 Imagen 5: Monedas de cobre ………………………………………………………………………………...…10 Imagen 6: Utensilios de cocina ……………………………………………………………………………...…10 Imagen 7: Joyería de cobre …………………………………………………………………………….…….…10 Imagen 8: Exploración Básica ………………………………………………………………………………….11 Imagen 9: Exploración intermedia ……………………………………………………………………………..12 Imagen 10: Exploración avanzada ……………………………………………………………………………..12 Imagen 11: Extracción subterránea ……………………………………………………………………………13 Imagen 12: Extracción a rajo abierto ……………………………………………………………………….….14 Imagen 13: Chancado …………………………………………………………………………………………….15 Imagen 14: Maquina de molienda ………………………………………………………………………………16 Imagen 15: Molienda de barras ………………………………………………………………………………….16 Imagen 16: Molienda de bolas ……………………………………………………………………………….….17 Imagen 17: Molienda de sag …………………………………………………………………………………….17 Imagen 18: Flotación ……………………………………………………………………………………………..18 Imagen 19: Celdas de flotación ………………………………………………………………………………...18 Imagen 20: Máquina de flotación ………………………………………………………………………………18 Imagen 21: Construcciones de almacenaje…………………………………………………………………. 19 Imagen 22: Convertidor Modificado Teniente …………………………………………………………..…….19 Imagen 23: Conversión ……………………………………………………………………………………..…….20 Imagen 24: Pirorrefinación ………………………………………………………………………………..……..20

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Imagen 25: Electrorefinación ……………………………………………………………………………..…….21 Imagen 26: Biolixiviación ………………………………………………………………………………..………22 Imagen 27: Electroobtención …………………………………………………………………………..……….23 Imagen 28: Lixiviación …………………………………………………………………………………..……….24 Imagen 29: Lixiviación …………………………………………………………………………………………..24 Imagen 30: Electroobtención …………………………………………………………………………..……….25 Imagen 31: Electroobtencion de los óxidos …………………………………………………………..……..25 Imagen 32: Cátodos de alta pureza ……………………………………………………………………..…….25 Imagen 33: Esquema, proceso productivo del cobre…………………………………………………..….26 Imagen 34: BPMN, Diagrama Proceso productivo del cobre …………………………………………....27

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Resumen Ejecutivo En la presente investigación, se da a conocer el proceso del cobre en chile, el cual es un mineral muy importante, ya que su extracción y comercialización son de gran valor para el país, por lo que también este es exportado hacia el extranjero para su utilización.

El cobre es un mineral metal básico, es una sustancia que ocurre naturalmente y se extiende a través del medio ambiente, ya que es un producto de los fenómenos naturales, el cobre se extrae a través del magma que sale entre las grietas que se producen en la tierra, denominadas fuentes submarinas. A medida que se producen los movimientos tectónicos en la tierra, estos emergen hacia la superficie, dejando en plena vista el cobre, que ya estará listo para su extracción y que pasará por las diversas etapas, para que este en su máxima pureza. Su utilidad se debe a la combinación de sus propiedades químicas, físicas y mecánicas, así como a sus propiedades eléctricas y su abundancia, es utilizado en tuberías de suministro de agua, joyas y es un gran conductor de electricidad, por lo que se utiliza en el hilo de cobre.

Su proceso consta de: •

Etapas de extracción, las cuales se dividen en tres, básica, intermedia y avanzada.

•

La segunda etapa consta de la extracción del material rojo (cobre), las cuales son, extracción subterránea y la extracción a rajo abierto

•

El proceso de chancado de la roca, para su reducción de tamaño, las maquina utilizada es la molienda, ya que va de la mano con la flotación, por lo que es utilizado para eliminar sustancias innecesarias.

•

Su cuarto proceso es la de fundición, por lo que el mineral es sometido a grades temperaturas, esta se divide en cuatro etapas: Recepción y muestreo, fusión, conversión, pirorrefinación y electro refinación.

•

La bioxiliviacion es una tecnología que utiliza bacterias para extraer metales desde el concentrado mineralizado.

•

Electroobtención, está presente en la innovación en el proceso productivo de los sulfuros.

•

Lixiviación, este proceso es aplicado a las rocas que contienen minerales oxidados, por lo que se utiliza un ácido, para que el cobre se disuelva, ya que el cobre se encuentra entre los minerales oxidados.

•

Electroobtención, están presente los óxidos, por lo que también es donde se disponen alternadamente un ánodo (placa de plomo o de acero inoxidable) y cátodos (placa de acero inoxidable) dentro de la solución electrolítica previamente concentrada, dando así el término de todo el proceso del cobre.

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Introducción En el presente documento se indagará el proceso del cobre, el cual es uno de los metales más conocidos existentes en la naturaleza y es al que mayor uso se le ha dado a lo largo de la historia. Se encuentra en un sin número de aplicaciones de uso cotidiano y también en artefactos de alta tecnología. En el caso de la minería del cobre, también se obtiene molibdeno como un subproceso. chile realiza actividades mineras metálicas y no metálicas. Entre las primeras se destacan, en orden de importancia tales como, el cobre, oro, plata, zinc y el plomo. El cobre y sus aleaciones constituyen uno de los principales grupos de metales comerciales, que son ampliamente utilizados debido a sus excelentes conductividades eléctricas y térmicas, destaca resistencia a la corrosión, al desgaste y tiene una facilidad de fabricación y buena resistencia al esfuerzo y fatiga. Son generalmente no magnéticas como también pueden ser soldados con facilidad. Las aleaciones base cobre pueden ser mecanizadas sin dificultad por los métodos convencionales y no necesitan de tratamiento térmico complementario. No obstante, pueden aplicarse tratamientos de superficie o recubrimiento para incrementar la dureza superficial. En los circuitos de lixiviación industrial las soluciones son recirculadas continuamente entre etapas o ciclos de lixiviación y extracción por solventes. En las extracciones por solventes se extrae selectivamente el cobre, mientras los demás iones permanecen en solución acuosa. Como consecuencia los iones metálicos diferentes del cobre y los iones que acompañan llegan a un estado estacionario donde su concentración puede llegar hacer muy alta. La concentración de los iones acumulados en el proceso de lixiviación (hierro, aluminio, magnesio, etc.), proviene de la disolución de las especies que contiene el metal de interés(cobre) y de la ganga. Esta disolución dependerá del consumo de ácido del mineral, tiempo de residencia del mineral en las pilas en un caso y concentración de ácido en las soluciones lixiviaciones. En este proceso se dividen en dos grandes grupos: ▪

Sulfuros.

▪

Óxidos.

En los que dependiendo el tipo de mineral cambiaran los tratamientos a la vez estos se subdividen, es decir, dentro de estos grupos hay etapas y en esas se está llevando a cabo otro subproceso.

7

Objetivo general Analizar el cobre, sus etapas de proceso hasta la obtención del mineral en Chile, a través de los distintos caminos que se pueden tomar para la producción.

Objetivos específicos Señalar la definición de que es el cobre y los objetos que podemos adquirir a través de su uso. Identificar el proceso productivo del cobre exponiendo los distintos caminos que se pueden tomar para llegar al fin de la productividad. Organizar el proceso productivo del cobre, construyendo un “esquema” de este, y además un Diagrama BPMN.

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Despliegue de objetivos. Señalar la definición de que es el cobre y los objetos que podemos adquirir a través de su uso. ¿Qué es el cobre?

El cobre es un mineral metálico básico el cual no se encuentra en estado de pureza. Los más comunes son originados por la disolución del cobre en las aguas termales que fluyen desde los magmas y que son conducidas hacia la superficie de la tierra a través de grietas o fracturas rocosas, de estos provienen los yacimientos de cobre de tipo sulfuroso. Los minerales sulfurados son comúnmente mezclas complejas de sulfuros de cobre y fierro, combinados con compuestos de otros metales tales como zinc, arsénico, antimonio, bismuto, teluro, plata y oro.

Imagen 1: Cobre Fuente: Wikipedia

Usos u objetos que obtenemos con el cobre. El cobre forma parte del mundo que nos rodea, y muchas veces no tenemos conocimiento de ello, por lo tanto, a continuación, dejamos unos ejemplos: ▪

El cobre se utiliza para las tuberías de suministro de agua.

Imagen 2: Tuberías de cobre

Fuente: Dincorsa

9

▪

Como un buen conductor de electricidad, el cobre se utiliza en el hilo de cobre, electroimanes, relés e interruptores eléctricos.

Imagen 3: Hilo de cobre

Fuente: Mi tienda de arte

▪

El sulfato de cobre se usa para eliminar el moho.

Imagen 4: Sulfato de cobre

Fuente: www.sulfatodecobre.org

▪

Monedas.

Imagen 5: Monedas de cobre

Fuente: Codelco.com

▪

Utensilios de cocina.

Imagen 6: Utensilios de cocina Fuente: Alambique

▪

Joyería.

Imagen 7: Joyería de cobre Fuente: El Arte de la Orfebrería y Joyería

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Identificar el proceso productivo del cobre exponiendo los distintos caminos que se pueden tomar para llegar al fin de la productividad. Para obtener el material primero se debe pasar por una serie de etapas, las cuales van desde la exploración del yacimiento hasta la extracción total de este, pero ahí no termina el proceso, ya que luego de la extracción se divide en tres caminos distintos pero que al final nos llevan a nuestro objetivo final, el cual es separar los cátodos de alta pureza del mineral, el cual después se vende en el mercado internacional. La primera etapa del proceso exploración geológica, en esta se pueden verificar los tipos de rocas presentes en el subsuelo y saber si existen minerales o no. 1. Exploración y sus etapas •

Básica.

•

Intermedia.

•

Avanzada.

A. Básica. ▪

Revisar la zona geográfica para reconocer si es que existen indicios de posibles yacimientos minerales, con la ayuda de mapas geológicos, imágenes satelitales u otras herramientas, los geólogos estudian las secciones con mayor potencial para continuar con la exploración.

▪

Cuando finalmente se identifica un área específica, un equipo se dirige a terreno para registrar la ubicación y características de las rocas (color, textura, estructura) y recoger muestras para determinar si existen rastros minerales.

Imagen 8: Exploración Básica

Fuente: Sindicato Nº1 Cia. Minera colorado.

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B. Intermedia ▪

Se realizan pruebas físicas y biológicas a las muestras escogidas, para ver si arrojan resultados positivos respecto a su mineralización y a su "ley, concentración de mineral” (Anexo 1) si se obtienen resultados positivos, se procede a delimitar la zona donde existen rastros del mineral y se crea un plan de sondaje a implementar en la siguiente etapa.

▪

En esta parte del proceso ya podemos pensar en la posible presencia de un yacimiento.

Imagen 9: Exploración Intermedia Fuente: https://noticias.universia.net.mx/educacion/noticia/2019/02/04/1163528/cientifico-detras-observacion-nanometrica.html

C. Avanzada. ▪

En el área ya delimitada se procede con los sondajes, que son perforaciones de poco diámetro y gran longitud, los cuales atraviesan la tierra en las zonas con presencia de óxidos y sulfuros. Con estas se pueden reconocer las características y extensión final del yacimiento, así como el tipo de "ley" del cobre ahí presente.

▪

Si todos los análisis arrojan la existencia de un gran yacimiento de cobre, sólo resta validar los estudios económicos y técnicos para decidir si se construye una mina.

Imagen 10: Exploración Avanzada Fuente: https://www.mch.cl/reportajes/exploracion-minera-retomando-protagonismo/

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La segunda etapa seria la extracción del material rojo (cobre), la cual se divide en: ▪

Extracción Subterránea

▪

Extracción a rajo abierto

A. Extracción Subterránea.

▪

Este se basa en el derrumbe mediante explosivos de grandes porciones rocosas, cuyos fragmentos, caen en embudos construidos especialmente para la recolección del material. Para evitar daños colaterales en los trabajadores las paredes de los túneles y galerías son reforzadas con mayas de acero para fortificar la construcción.

Imagen 11: Extracción Subterránea Fuente: ccm.cl

13

B. Extracción a rajo abierto. ▪

A diferencia de la extracción subterránea, esta se realiza cuando la zona en la que se encuentra el yacimiento presenta las condiciones necesarias para extraer el mineral desde la superficie.

▪

Como no se requiere construir túneles y galerías bajo tierra, el espacio en las minas no es restringido, al contrario, el trabajo se desarrolla en amplias superficies "a cielo abierto", por lo que no es extraño encontrar camiones y máquinas gigantes.

▪

También impresionan las vías de circulación por las que transitan los vehículos de transporte de material y en las que se realiza el carguío, ya que su ancho debe permitir el paso de al menos dos vehículos de grandes dimensiones y abarcar el tamaño de las gigantes máquinas y palas de carga.

Imagen 12: Extracción a rajo abierto Fuente: Diario correo

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Continuando con su proceso viene la tercera etapa, la cual consiste en el “Chancado” de la roca, la cual tiene por fin reducir considerablemente su tamaño.

2. Chancado.

▪

En la etapa anterior se extraen rocas desde la tierra mediante maquinaria de proporciones gigantescas, para luego llevarlas a la planta donde serán procesadas. Sin embargo, este no tiene un tamaño regular, puede contener fragmentos de menos de 1 milímetro y otros de más de 1 metro de diámetro, por lo que se requiere un proceso que reduzca e iguale el tamaño de las rocas.

▪

Su principal objetivo es disminuir el tamaño de los fragmentos de roca mineralizada a un diámetro de ½ pulgada, que equivale a 1,27 centímetros más o menos. Este procedimiento es necesario para que pueda ser tratado en las siguientes etapas del proceso productivo.

▪

Para lograrlo, los chancadores que son maquinas eléctricas de grandes dimensiones, van demoliendo las rocas hasta lograr el tamaño deseado. Pero no es llegar, aplastar y alcanzar la medida precisa. Para conseguir la 1/2 pulgada, el material extraído pasa por tres niveles de chancado.

✓

Nivel 1: El chancador reduce el diámetro máximo de los fragmentos a 8 pulgadas.

✓

Nivel 2: El fragmento se reduce a 3 pulgadas.

✓

Nivel 3: Las rocas llegan por fin a su tan anhelada 1/2 pulgada.

Imagen 13: Chancado Fuente: Codelco.

15

Luego de esta etapa el proceso se divide en distintas fases, estas son: el proceso productivo del cobre sulfurado, la innovación en el proceso productivo de los sulfuros y por último el del cobre oxidado.

Proceso productivo del cobre sulfurado.

3. Molienda. ▪

En esta se procede a moler el material para que sea más fácil separar el cobre de otras sustancias y así acercarse a un mineral de mayor pureza. Los fragmentos son triturados al máximo llegando a una granulometría, dejando reducidos los granos de cobre a 0,18 milímetros.

▪

Las máquinas son grandes equipos cilíndricos, también conocidos como molinos, que trituran el material mediante movimientos giratorios.

Imagen 14: Máquina de Molienda Fuente: Rumbo minero

Existen varios tipos de equipos de molienda, tales como: ▪

Molienda de barras: Este equipo cuenta con barras de acero de 3,5 pulgadas de diámetro en su interior, son las encargadas de moler el material proveniente del chancado terciario, que llega a través de las correas transportadoras. Estas barras caen y se mueven libremente dentro del equipo, moliendo así los fragmentos de roca.

Imagen 15: Molienda de barras Fuente: Procesamiento de minerales

16

▪

Molienda de bolas: Este molino está lleno de bolas en su interior. Cuenta con bolas de acero de 3,5 pulgadas y 3 kilos aproximadamente de peso. El movimiento y choque de estas va moliendo aún más el material durante aproximadamente 20 minutos, logrando que las partículas alcancen el tamaño buscado.

Imagen 16: Molienda de bolas Fuente: Molino de bolas Wordpress.com

▪

Molienda de Sag: Este es el más moderno y eficiente, primero se recibe el mineral directamente desde el chancado primario (no del terciario como en la Molienda convencional) para ser mezclado con agua y cal. Este sereduce gracias a la acción de las mismas partículas que poseen diversos tamaños y por el movimiento de numerosas bolas de acero que se desplazan en caída libre cuando el molino gira. Así se logra un efecto conjunto de chancado y molienda más efectiva y con mejor consumo de energía.

Imagen 17: Molienda de Sag Fuente: YouTube, Sag hudbay

17

4. Flotación. ▪

Al momento de realizarse se le añaden distintos reactivos al material para lograr que el cobre flote, los cuales son: reactivos recolectores, depresores y espumantes. Los restos de componentes añadidos cumplen la sencilla tarea de estabilizar la acidez del material en un pH determinado, para que así puede llevarse a cabo sin problemas, la función de los reactivos es que el cobre se adhiera a las burbujas, para separarse de otras sustancias innecesarias.

Imagen 18:Flotación

Imagen 19: Celdas de flotación

Fuente:https://www.matsamining.com/innovacion/planta-de-tratamiento/

▪

Fuente: https://repositorio.usm.cl/

Al momento de finalizar el proceso, las burbujas que llevan el mineral deseado suben a la superficie, cayendo a canaletas que las conducen a estanques especiales, por lo que se pasara a la siguiente etapa, este proceso se lleva a cabo en reiterados ciclos, ya que cada vez se obtiene un producto más concentrado. El cobre resultante logra una pureza máxima, el concentrado final obtenido de la flotación se filtra, para luego ser llevado a la siguiente etapa del proceso productivo del cobre. Desde el fondo de estas celdas de flotación, se bombea aire para generar burbujas. Debido a la acción de los reactivos que fueron añadidos en la Molienda, el cobre y el molibdeno, los minerales que nos interesa rescatar, ingresan a estas burbujas y suben a la superficie de la solución.

Imagen 20: Maquina de flotación Fuente: http://www.oredressingxkj.com/flotation-machine/copper-flotation-machine-flotation-cells.html

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5. Fundición. ▪

En esta etapa, el concentrado obtenido es expuesto a altísimas temperaturas para ser fundido y así separar el cobre de otros minerales e impurezas para conseguir un mineral de mayor pureza.

▪

Recepción y muestreo: El concentrado de cobre que proviene de la Flotación se almacena en áreas especiales, donde se extrae una muestra del material y se lleva a análisis de laboratorio. Se deben analizar las muestras, ya que el cobre contiene varios minerales, por lo que se debe determinar la cantidad de cobre, hierro, azufre y sílice, además del porcentaje de humedad que presenta el material. De acuerdo con los resultados, el material se clasifica en silos (construcciones de almacenaje), desde los cuales más tarde será despachado a los hornos de fundición.

Imagen 81: Construcciones de almacenaje Fuente: Nervión Industries

▪

Fusión: El material es llevado a hornos de fundición y expuesto a 1200 ºC. Tradicionalmente, pueden usarse dos tipos: el Horno de Reverbero y el Convertidor Modificado Teniente (CMT) (Anexo 2). Los hornos que son utilizados son especiales para la fundición de la minería, ya que calientan aproximadamente 10 veces más que los otros hornos.

▪

Cuando el concentrado pasa a estado líquido, los elementos que lo componen se separan naturalmente según su peso, de tal forma que los minerales más livianos se quedan en la parte superior del fundido, mientras que el cobre, que es más pesado se va al fondo.

Imagen 22: Convertidor Modificado Teniente Fuente: Universidad de Chile

19

▪

Conversión: El material de la fusión, es procesado mediante combinaciones químicas para separar aún más el cobre de los residuos del proceso. Se realiza en reactores cilíndricos de 4,5 metros de diámetro por 11 metros de largo, y el mineral obtenido se denomina "cobre blíster" (el que se logra tras la fusión y conversión), por lo que alcanza un porcentaje más alto de pureza.

Imagen 23: Conversión Fuente: AMTC

▪

Pirorrefinación: Este último tiene por objetivo extraer los restos de oxígeno presentes en el cobre blíster, para así incrementar la pureza del mineral. Este pasa por los hornos anódicos en los que también se inyecta gas natural con vapor de aire. Esta combinación reduce el nivel de oxígeno presente en el material fundido, logrando el 99,7 % de pureza.

▪

El resultante es moldeado en planchas de cobre (ánodos), de un peso que puede llegar a superar, incluso, los 400 kg dependiendo del tipo de faena. Estas pueden ser vendidas directamente o llevadas a una última etapa de procesamiento

Imagen 24: Pirorrefinación Fuente: SilideShare

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6. Electrorrefinación. ▪

Ultima etapa del proceso, en esta fase los ánodos, obtenidos en la Fundición se transforman en cátodos de cobre de 99,99% de concentración, listos para ser comercializados en el mercado mundial.

▪

Se pone alternadamente un ánodo (plancha de cobre) y un cátodo (placa muy delgada de metal) en las denominadas celdas electrolíticas, con una solución de ácido sulfúrico y agua, por las que se hace pasar corriente eléctrica. Esta acción hace que el cobre del ánodo se disuelva, produciendo cationes y electrones, los que se dirigen al cátodo y se adhieren a él. El cobre se corroe en los ánodos para depositarse en los cátodos, este procedimiento puede durar de 12 a 14 días. Durante ese tiempo, el ánodo se habrá disuelto en un 85%, el restante 15% se retira, lava para fundirse otra vez y reingresarlo al proceso, de esta forma los ánodos que llegaron con un 99,7% de concentración de cobre desde la Fundición se transforman en cátodos de 99,99% de pureza. Aquel 0,3% de diferencia corresponde al denominado barro anódico (Anexo 3).

▪

Una vez terminado el proceso de refinación del cobre mediante electrólisis (Anexo 4), los cátodos se retiran de las celdas electrolíticas cada 10 días aproximadamente y se examinan para asegurar su calidad. Finalmente son embalados para su posterior comercialización en los principales mercados del mundo.

Imagen 25: Electrorrefinación Fuente: Lalics

21

Innovación en el proceso productivo de los sulfuros.

4. Biolixiviación. ▪

Es una tecnología que utiliza bacterias para extraer metales desde el concentrado mineralizado. Estos microorganismos se alimentan principalmente de dos elementos que están presentes en los sulfuros de cobre que son el azufre y fierro, por lo que naturalmente separan las partículas de metal de estas impurezas. Para extraerlas, las bacterias disuelven las rocas, las convierten en una solución, y esta es producto de la oxidación que realiza la bacteria de los compuestos inorgánicos presentes en ellas.

▪

La capacidad metabólica de la bacteria es la que permite que al final del proceso tengamos una solución de sulfato de cobre la cual evita la producción de relaves (Anexo 5), la emisión de vapor de azufre y arsénico a la atmósfera desde los hornos de fundición, ya que esta bacteria consume las impurezas y utiliza menos agua que la Flotación, requiere menor inversión y libera mayor metal desde el concentrado mineralizado que los métodos convencionales. Esta representa un gran paso para reducir los costos asociados a la producción del cobre y, también, para continuar avanzando en la protección de los recursos naturales.

Imagen 26: Biolixiviación Fuente: Triplenlace

22

5. Electroobtención. ▪

Proceso metalúrgico el cual se realiza en celdas electrolíticas, donde se disponen alternadamente un ánodo (placa de plomo) y cátodos (placa de acero inoxidable) dentro de la solución electrolítica concentrada.

▪

Las placas metálicas están conectadas formando un circuito en que la corriente entra por los ánodos (polo positivo), y viaja a través del electrolito para salir por los cátodos. este se realiza mediante la aplicación de una corriente eléctrica de baja intensidad, la cual provoca que los cationes de Cobre sean atraídos hacia el cátodo y se depositen sobre éste en forma metálica, obteniendo un cobre de 99.9% de pureza.

Imagen 27: Electroobtención Fuente: Información sobre la metalúrgica extractiva

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Proceso productivo del cobre oxidado.

4. Lixiviación ▪

Proceso hidrometalúrgico en el cual se provoca la disolución de un elemento desde el mineral que lo contiene, para ser recuperado en etapas posteriores mediante electrólisis. esta se aplica a las rocas que contienen minerales oxidados, ya que son fácilmente atacables por los ácidos, en esta etapa se utiliza una solución de ácido sulfúrico para disolver el cobre que se encuentra en los minerales oxidados.

Imagen 28:Lixiviación Fuente: Lixiviación-WordPress.com

Imagen 29: Lixiviación Fuente: Lixiviación-WordPress.com

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5. Electroobtención

▪

Esta parte del proceso productivo del cobre oxidado también se aprecia anteriormente en la “Innovación en el proceso productivo de los sulfuros”, por lo que este punto es el final a este largo proceso el cual tuvo 3 caminos diferentes para llegar a su fin.

▪

Este es más sencillo que el proceso del cobre sulfurado, el cual debe pasar por varias etapas

más. Sin embargo, ambos procedimientos tienen el mismo final.

Imagen 30: Electroobtención

Imagen 31: Electroobtencion de los óxidos

Fuente: Codelcoeduca.cl

Fuente: Campier

Todo este proceso que se compone de distintas etapas tiene por finalidad separar el cobre de otras sustancias para lograr obtener cátodos de alta pureza y subproductos como el molibdeno, el ácido sulfúrico, oro y plata.

Imagen 32: Cátodos de alta pureza Fuente: Portal Minero

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Organizar el proceso productivo del cobre, construyendo un “esquema” de este, y además un Diagrama BPMN.

A continuación, se presenta la construcción del proceso productivo del cobre de un punto de vista general, para comprenderlo a grandes rasgos, además se deja adjunta la imagen de un diagrama BPMN en el cual se demuestra todo lo que se debe hacer para llevar a cabo la actividad en conjunto de las etapas que lo componen.

Proceso productivo del cobre

Imagen 33: Esquema, proceso productivo del cobre Fuente: Creación propia

26

BPMN del Proceso Productivo del Cobre

A continuación, se puede apreciar una imagen de este proceso diagramado, en el cual se resumen un poco las tareas que anteriormente se dieron a conocer.

Imagen 34: BPMN del Proceso Productivo del Cobre Fuente: Creación propia

27

Conclusión El cobre, es totalmente natural, debido a que este tiene diversas propiedades, por lo que además es producido por fenómenos naturales, también tiene diversas utilizaciones, como para el hogar, en nuestro diario vivir, etc. Este mineral es altamente utilizado en las industrias, como, por ejemplo: en las construcciones. Se identifican las etapas productivas del proceso, en qué consisten, como se llevan a cabo, cual es el fin de estas, además se da a conocer que este proceso no es completamente lineal, ya que luego de su extracción entra en una fase distinta dependiendo de su tratamiento según el material, estas son: ▪

Proceso productivo del cobre sulfurado

▪

Innovación en el proceso productivo de los sulfuros

▪

Proceso productivo del cobre Oxidado

Cada una de estas tiene pequeños subprocesos, las cuales hacen una actividad más extensa que las primeras 3 etapas (Exploración, Extracción y chancado), también hay una etapa en particular que da para confundir al lector o investigador, esta es la “Electroobtencion”, ella se encuentra presente tanto en el proceso de los sulfuros como en el del cobre oxidado, por lo que luego del fin de aquella, se obtiene el producto que se busca con todas estas tareas que se fueron realizando, con esto se refiere a la adquisición del cátodo puro, el cual se empaqueta y es exportado a la comercialización. Con la construcción de un esquema el cual es bastante simple, se da a conocer a grandes rasgos esta gran productividad al igual que la gran cantidad de etapas y subprocesos por los cuales este tiene que pasar para lograr obtener el resultado esperado, también vemos el diagrama BPMN, el cual muestra el mismo proceso, pero esta vez mas elaborado, en el que se incluye un “paso a paso”, el cual consiste en la preparación, ejecución, entre otras. Entre otras que se destacan en el Diagrama, están las operaciones unitarias que si bien es cierto en el presente informe no se definen como tal, en esta parte si, las cuales son: ▪

Molienda

▪

Flotación

▪

Fundición

▪

Lixiviación

▪

Electrorefinación

▪

Electroobtencion

Estas se diferencian del resto ya que en el modelamiento del BPMN, se le cambia su color. A grandes rasgos se puede concluir que dentro de este gran proceso existen una gran cantidad de etapas y en estas muchos subprocesos que se están llevando a cabo a medida que avanza la productividad hasta llegar al fin de él.

28

Recomendaciones ▪

Revisar la zona geográfica para reconocer si es que existen indicios de posibles yacimientos minerales, con la ayuda de mapas geológicos, imágenes satelitales u otras herramientas, los geólogos estudian las secciones con mayor potencial para continuar con la exploración.

▪

Cuando finalmente se identifica un área específica, un equipo se dirige a terreno para registrar la ubicación y características de las rocas (color, textura, estructura) y recoger muestras para determinar si existen rastros minerales. “El presente extracto corresponde a la Exploración Básica, recuperada del segundo objetivo específico”

En esta etapa en particular se recomienda tener una tecnología más amplia, ya que al hacer las exploraciones les sería de gran utilidad para encontrar los anhelados minerales, por lo tanto el tiempo de espera se reduciría, al igual que el personal a cargo deberían de estar al tanto de estas exploraciones, de esta manera se tendría un control óptimo de todas las actividades que se deben realizar, y a la vez eficiente, ya que los trabajadores no tendrán que ir en su busca cuando este sea hallado.

▪

En el área ya delimitada se procede con los sondajes, que son perforaciones de poco diámetro y gran longitud, los cuales atraviesan la tierra en las zonas con presencia de óxidos y sulfuros. Con estas se pueden reconocer las características y extensión final del yacimiento, así como el tipo de "ley" del cobre ahí presente.

▪

Si todos los análisis arrojan la existencia de un gran yacimiento de cobre, sólo resta validar los estudios económicos y técnicos para decidir si se construye una mina. “Extracto de la Exploración Avanzada, la cual se recupera del segundo objetivo específico”.

En este punto se debería tener un personal sumamente calificado en la tarea, por lo que de estos depende si se continua con el proceso, por lo tanto si se equivocan al dar un resultado que no es válido, el tiempo invertido terminara siendo nulo, asimismo se tendrá que comenzar nuevamente dicha actividad, solo por la incompetencia de aquellos, este grupo de personas no ha de ser muy grande, solo se necesitara a lo mucho unas 5, tendría que bastar con esa cantidad, porque al final tener un equipo con tantos empleados será poco eficiente, si al finalizar dicha tarea no se encuentra terminada.

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Referencias ▪

Codelco

Educa,

(2018).

Proceso

productivo

del

cobre,

información

recuperada

de

https://www.codelcoeduca.cl/codelcoeduca/site/edic/base/port/proceso_productivo.html. ▪

Codelco

Educa

(2018).

Molienda,

información

recuperada

de

recuperada

de

recuperada

de

https://www.codelcoeduca.cl/codelcoeduca/site/edic/base/port/molienda.html. ▪

Codelco

Educa,

(2018).

Flotación,

información

https://www.codelcoeduca.cl/codelcoeduca/site/edic/base/port/flotacion.html ▪

Codelco

Educa,

(2018).

Fundición,

información

https://www.codelcoeduca.cl/codelcoeduca/site/edic/base/port/fundicion.html ▪

Codelco

Educa,

(2018).

Electrorrefinación,

información

recuperada

de

https://www.codelcoeduca.cl/codelcoeduca/site/edic/base/port/electrorrefinacion.html ▪

Codelco

Educa,

(2018).

Biolixiviación,

información

recuperada

de

https://www.codelcoeduca.cl/codelcoeduca/site/edic/base/port/biolixiviacion.html ▪

Codelco

Educa,

(2018).

Electroobtencion,

información

recuperada

de

https://www.codelcoeduca.cl/codelcoeduca/site/edic/base/port/electroobtencion.html ▪

Codelco

Educa,

(2018).

Lixiviación,

información

recuperada

de

https://www.codelcoeduca.cl/codelcoeduca/site/edic/base/port/lixiviacion.html ▪

Ministerio

de

Minería.

¿Qué

es

el

cobre?,

información

recuperada

de

http://www.minmineria.gob.cl/%C2%BFque-es-la-mineria/cobre/ ▪

Ministerio

de

Minería.

Ley

concentración

del

Mineral,

información

recuperada

de

www.minmineria.gob.cl ▪

Codelco Educa, (2018). Horno de Reverbero y el Convertidor Modificado Teniente (CMT), información

recuperada

de

https://www.codelco.com/glosario/prontus_codelco/2016-06-

22/175933.html ▪

Codelco

Educa,

(2018).

Barros

anódicos,

información

recuperada

de

https://www.codelco.com/glosario/prontus_codelco/2016-06-22/175933.html ▪

Codelco

Educa,

(2018).

Electrólisis,

información

recuperada

de

https://www.codelco.com/glosario/prontus_codelco/2016-06-22/175933.html ▪

Codelco

Educa,

(2018).

Producción

de

relaves,

información

https://www.codelco.com/glosario/prontus_codelco/2016-06-22/175933.html

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recuperada

de

Anexos “Ley, concentración de mineral” (Anexo 1) La concentración de minerales se refiere a la concentración de oro, plata, cobre, estaño, etc., presente en las rocas y en el material mineralizado de un yacimiento.

Horno de Reverbero y el Convertidor Modificado Teniente (CMT) (Anexo 2) El horno de reverbero es un paralelepípedo de ladrillos refractarios de dimensiones variables. En este horno se realiza a 1.200°C la fusión del concentrado de cobre para separar la escoria del eje o mata que contiene 45 a 48% de cobre. El proceso de fusión en el convertidor teniente consiste en carga continua de concentrado de cobre y fundente por el inyector de carga solida o Garr-Gun. El concentrado seco es inyectado al convertidor junto con aire enriquecido con oxígeno a través de una línea de toberas, a una temperatura de aproximadamente 100ºc.

Barros anódicos (Anexo 3) Son los componentes del ánodo que no se disuelven y se depositan en el fondo de las celdas electrolíticas. El barro anódico está formado por metales tales como oro, plata, selenio, platino y paladio, por lo que constituye un subproducto valorizado.

Electrólisis (Anexo 4) Método en que se obtiene la deposición de un elemento determinada desde una solución que lo contiene, mediante la aplicación de una corriente eléctrica de baja intensidad. El elemento en cuestión es atraído hacia el polo negativo del circuito representado por una placa metálica a través de la cual sale la corriente.

Producción de relaves (Anexo 5) Corresponde al residuo, mezcla de mineral molido con agua y otros compuestos, que queda como resultado de haber extraído los minerales sulfurados en el proceso de flotación. Este residuo, también conocido como cola, es transportado mediante canaletas o cañerías hasta lugares especialmente habilitados o tranques, donde el agua es recuperada o evaporada para quedar dispuesto finalmente como un depósito estratificado de materiales finos (arenas y limos).

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