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Cortesía: La Farga

Producción de Cobre a partir de Chatarra Camilo Marín Villar Editor Metal Actual

80% del cobre explotado hasta el momento aún se utiliza.

El cobre reciclado tiene las mismas características químicas, físicas y tecnológicas que el cobre primario: En consecuencia, no sufre ni pérdidas de rendimiento ni tiene limitaciones para ser reutilizado.

El cobre (Cu) y sus aleaciones son ampliamente usados en una gran variedad de ambientes y aplicaciones debido a su excelente resistencia a la corrosión y a sus propiedades excepcionales, tales como una alta conductividad eléctrica y térmica, ductilidad, maleabilidad, fácil fabricación y unión. Hoy por hoy, es el tercer metal más utilizado en la industria metalmecánica, después del acero y el aluminio. No obstante, es un recurso no renovable, es escaso y su mercado es muy complejo. La insuficiencia radica en que el mineral llega a ser sólo el 0,0068 por ciento de la masa de la litosfera y en que la demanda del material continúa creciendo, jalonada por el mayor consumo en Asía, Europa y Estados Unidos, quienes emplean el material en sectores como construcción, telecomunicaciones e informática, la industria automotriz y manufactura.

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Sin duda alguna, el camino a seguir debería ser aprovechar de manera más eficiente la chatarra de cobre como materia prima para la fabricación una y otra vez de nuevos productos. Sin embargo, la realidad indica que de los 25 millones de toneladas de cobre que el mundo utiliza cada año, 16 millones de toneladas son extraídas de las minas y tan sólo 9 millones proceden de cobre secundario (reciclado).

El cobre puede reciclarse indefinidas veces sin que pierda sus propiedades. La versatilidad de este valioso metal hace que sea uno de los recursos naturales más útiles del mundo.

El Valor de la Recuperación Según la Corporación Nacional de Cobre de Chile (Codelco), a la hora de promover el reciclaje, la reducción de costos productivos es un criterio clave. Los residuos de alta calidad cuestan un 10 por ciento menos que nuevos cátodos cupríferos refinados. Por lo mismo, es probable que los precios altos del cobre, sean apalancados por los beneficios de las tasas de reciclaje. El cobre y sus aleaciones pueden ser reciclados de modo relativamente barato, con un bajo consumo energético y pérdidas mínimas. Otro criterio básico es el medioambiental. El reciclaje no sólo ayuda a conservar la materia prima y reducir

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A la escasez hay que sumarle las circunstancias particulares del producto en los mercados internacionales, ya que tanto la producción como las reservas del cobre en el mundo están altamente concentradas (Chile produce el 36 por ciento y posee el 40 por ciento de la reserva mundial de cobre); la comercialización del producto se mueve de países en desarrollo hacía los altamente industrializados, pues son estos los que más necesidad del material tienen, mientras la logística para la recuperación y reciclaje es precaria e insuficiente, especialmente en América Latina.

El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de aleaciones con excelentes propiedades mecánicas, aunque con menor conductividad eléctrica.

los desechos, sino que ahorra la energía utilizada en la producción primaria de cobre. La chatarra de cobre, tiene la ventaja de estar presente en forma metálica. Con ello se evita el gasto energético del proceso de extraer, transportar, fundir y refinar el material, ya que la energía que se necesita para refundir y volver a refinar el residuo es menor. Los procesos para reciclar cobre varían según la composición del residuo y los requerimientos de purificación; los residuos de cobre puro pueden ser fundidos directamente y su pureza se comprueba mediante análisis químicos cuando aún está en estado líquido. Luego se desoxida y lleva a formas intermedias, como lingotes, para usarlos en otros productos. El mayor reto está en los residuos que contienen óxidos, los cuales se funden para formar ánodos que luego se van a electrorrefinación con el fin de obtener el nivel de pureza deseado. En algunas aleaciones, como el latón y el bronce, el residuo de cobre se funde y forma más aleaciones. En este caso, no lo vuelve a refinar. Si el residuo de cobre está mezclado con otros minerales, se evalúa la

relación costo-beneficio del proceso de volver a refinarlo. De esta forma, si esta relación es muy alta —como en el caso de la lata y el níquel que sólo se pueden separar mediante electrorrefinación—, el residuo de cobre se destina para fines no eléctricos, es decir, que no requieren niveles de alta pureza. Así las cosas, la efectividad de la recuperación de la chatarra de cobre está dada por la eficiencia y calidad del proceso de limpieza y refinación. A nivel mundial, uno de los procesos más destacados para la recuperación del cobre es el desarrollado por la empresa catalana La Farga, que cuenta con un método de producción de semielaborados de cobre a partir de chatarra, denominado Cosmelt Process®, una técnica pirometalúrgica que no genera ningún residuo sólido, elimina todas las impurezas del cobre y minimiza el impacto ambiental, ya que reduce el número de etapas en el reciclaje. Mientras los procesos convencionales de reciclaje requieren de un total de tres fases productivas (a través de un proceso electrolítico), este método aglutina todo el proceso en una única etapa, lo que favorece la preservación del medio ambiente.

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empezar el proceso de fundido y refinamiento. A partir de aquí, dependiendo del producto final que se quiera obtener, el cobre pasa a dos hornos diferentes: el horno Cosmelt y el Reverbero.

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El primero se caracteriza por ser exclusivo de la empresa y tiene una capacidad de 25 Tn/ hora. En él se funde el cobre para eliminar los elementos metálicos que le acompañan para conseguir una mayor calidad al producto final, en este horno se realiza la primera depuración y purificación del material. En el segundo horno, con una capacidad de 100 Tn/ día, se realiza el proceso de depuración de manera más exigente para conseguir un producto final de casi un 100 por ciento de pureza. La Revista Metal Actual, entrevistó al ingeniero Juan Villar, representante de La Farga, quien profundizó sobre este método. En el Cosmelt Process®, el cobre utilizado proviene, principalmente, de motores, cables, neveras y otros objetos desechados que contienen o han sido fabricados con este metal; a partir de la chatarra se elaboran tubos, cables o, incluso, catenarias de tren (líneas aéreas de energía eléctrica para locomotoras). Según Villar, una vez llega el cobre a la fundición empieza el proceso de reciclado, que se divide las siguientes etapas:

En el cobre recuperado hay elementos que son difíciles de extraer, como el selenio o el telurio, que además son complejos de detectar y pueden llegar a ser muy perjudiciales, ya que impiden obtener el producto final correcto, la más pequeña contaminación reduce su conductividad, sólo un 0,05 por ciento de fósforo o un 0,08 por ciento de hierro, hacen disminuir la transmisión de electricidad en un tercio. La materia prima, es decir el cobre recuperado, entra en el horno para

Después de pasar por el horno, el cobre fundido (o caldo), se cuela de forma continua o semicontinua. En la colada continua, el cobre líquido es solidificado en una rueda de colada con capacidad de 15 Tn/hora. Después pasa al tren de laminación donde se obtiene el alambrón de cobre que se almacena y se comercializa en rollos de 5 Tn; el alambrón es la materia prima para la fabricación de productos eléctricos. La otra variedad de colada es la semicontinua, mediante la cual se obtiene los billets, producto que

• Materia prima: cobre reciclado (superior al 92% de Cu). • Proceso de fusión • Proceso de refino pirometalúrgico • Colada y laminación

Para la fundición se compra en el mercado chatarra que debe contener un 92 por ciento de cobre como mínimo. “Hay empresas que trabajan con chatarra de bajo contenido de cobre, por lo cual primero fabrican cátodo y después el producto final con la calidad que necesitan”, explicó Villar.

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• Producto final: alambrón de cobre (contiene 99,9% de Cu).

Colada de cobre a partir de chatarra.

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consistente en barras de cobre de 5 metros y de 5 Tn que, posteriormente, son cortadas en lingotes de 50 cm para la fabricación de tubos de cobre.

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La Farga, cuenta tres plantas productivas en España (Lacambra, Tub y Rod), una en China una en Estados Unidos y un centro de distribución de tuberías de cobre en Francia (La Farga Tub France). Así mismo, la empresa ha vendido el know how en tecnología del proceso a partir de cobre reciclado en más de 30 plantas alrededor del mundo. Dichas plantas, manufacturan productos a partir de este proceso para la fabricación de: • Cables de alta, media y baja tensión; cables para la transmisión de datos, control e instrumentación. • Cables para la industria de telecomunicaciones: cableado con aleaciones de altas prestaciones (CuMg, CuSn; CuAg, entre otras). • Cables para la automoción; limitadores de corriente. • Pletinas y bandas; soportes para superconductores. • Hilos para soldadura de envases metálicos. • Tuberías para la conducción de agua, gas, energía solar térmica y calefacción; tuberías para refrigeración, climatización, gases medicinales y usos industriales. • Macizos de cobre; perfiles y aplicaciones en galvanotecnia, además de fabricantes de productos de extrusión.

Mientras que en países desarrollados de la Unión Europea se calcula un uso de 20 kg de cobre al año por habitante, en países subdesarrollados (por ejemplo El Congo) se calcula un uso de 0,2 kg de cobre al año por habitante.

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Planta La Farga, con producción de materiales desnudos de cobre y sus aleaciones como CuMg, CuSn o CuAg.

El proceso a partir de chatarra, reduce en un 86 por ciento las emisiones de dióxido de azufre (SO2). Reduce cuatro veces las emisiones de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera; reduce en un 99 por ciento la generación de residuos sólidos; consume cinco veces menos energía y reduce en un 98 por ciento el consumo de agua. Además, la recuperación compensa la falta de minas de cobre en el mundo y por tanto la dependencia de la industria de las importaciones de materia prima. Los productos de uso cotidiano contienen millones de toneladas de cobre que podrá ser reutilizado al final del ciclo de vida de los mismos, convirtiéndose en un nuevo recurso disponible para el futuro. Igualmente, debido a que el metal recuperado proviene de desechos de fabricación de productos semielaborados, se establece una fuerte sinergia entre los fabricantes de semielaborados y las industrias que los

reciclan, que tiene como resultado un sistema más competitivo. Si se maneja de forma adecuada, el reciclaje de cobre tiene el potencial para extender el uso de los recursos, y minimizar el uso de la energía, reducir las emisiones y la eliminación de residuos. La reutilización de este metal mediante el aumento del reciclado mejora la productividad global de los recursos, por lo que representa uno de los elementos clave de la transición de la sociedad hacia una mayor producción sostenible y patrones de consumo. A medida que ha ido pasando el tiempo la sociedad (incluidos los productores) ha asumido su responsabilidad sobre los efectos en la naturaleza y ha notado que los recursos naturales se agotan. Hoy en día se ha tomado conciencia de la importancia de reutilizar muchos productos y sus embalajes, de hacer diseños de productos que faciliten su reciclaje y de valorizar el residuo cuando acaba el ciclo de vida del producto, entre otros.

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Metalurgia convencional El proceso de obtención y refinación del cobre tradicional; es decir, a partir de la mina, depende de cómo se encuentra el mineral en la naturaleza, cuando el cobre se combina con el azufre pasa a llamarse sulfuro de cobre, en cuyo caso la producción se realiza la vía pirometalúrgica, en el cual primero que todo se efectúa el proceso de reducción de tamaños del material extraído, en tres etapas de chancado (acción de romper rocas de gran tamaño en pequeñas piezas) y una de molienda fina, que llevan a reducir el tamaño de la roca desde aproximadamente un 1m de diámetro hasta partículas