Obtención del cobre Minerales sulfurados Minerales oxidados Procesos productivos diferentes.
1. Cobre 1 Pirometalurgia Sulfurados
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7/27/2019 1. Cobre 1 Pirometalurgia Sulfurados
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PROCESAMIENTO MINERALES DECOBRE SULFURADOS
PIRO-
METALURGIA
calcopirita calcositacovelita
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Roca
Tronadura
Molienda Pulpa
Flotacin Concentrado
nodos Cobre Blister
Electro refinacin
Productos
Cu (alta pureza)
Fundicin
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TronaduraEs una explosin de la roca en el suelo,
para fracturar la roca en trozos de menor
tamao. Para esto se utilizan explosivos en base a amon gelatina.
La composicin de la amngelatina es:
(CH 2)n + NH 4 NO 3 + R-S
3 NH 4 NO 3 + CH 2 3 N 2 + 7 H 20 + CO 2
(CH2) alcanos combustiblesNH4NO 3 compuesto inorgnico con descomposicinqumica exotrmica expansiva
Perforacin
Tronadura
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Molienda
Vista interior de un molino de bolas. La mezcladosificada de materias primas es sometida aimpacto de cuerpos metlicos o fuerzas decompresin elevadas.
Proceso que tritura la roca fracturada
Se realizar en molinos de bolas o rotatorios
El insumo de estos molinos es roca y agua
La funcin de la molienda es aumentar lasuperficie de contacto de las especiesminerales de la roca, as se facilita la
interaccin de los reactivos necesarios para procesar el mineral.
Molino de bolas
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Molienda
Vista interior de un molino de bolas. La mezcladosificada de materias primas es sometida aimpacto de cuerpos metlicos o fuerzas decompresin elevadas.
Proceso que tritura la roca fracturada
Se realizar en molinos de bolas o rotatorios
El insumo de estos molinos es roca y agua
La funcin de la molienda es aumentar lasuperficie de contacto de las especiesminerales de la roca, as se facilita la
interaccin de los reactivos necesarios para procesar el mineral.
Molino de bolas
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/CODELCO/VIDEOS%20MOLIENDA/23112010001.mp4 -
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Flotacin
Proceso realizado en una planta Concentradora. Proceso que tiene cuatro objetivos:
Separacin de especies qumicas sulfuradas (cobre) delas oxidadas (ganga)
Aumento de la concentracin de cobre en el materialque entrar a fundicin
Generacin de un Concentrado de Cobre Aprovechamiento de otros metales de valor comercial
como molibdeno y cinc.
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CELDA DE FLOTACIN
Concentrado flotando
Dentro de la planta concentradora se encuentran decenas de celdasde flotacin trabajando en forma continua.
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Etapas de la Flotacin
Acondicionamiento de la pulpa Agua
Agente tensioactivo Solventes
Flotacin Primaria: se obtiene concentrado primario.Cu (20%), Mo (0,35%)
Flotacin secundaria: se obtiene en concentradode cobre (>30%), Fe (
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Fases en la Flotacin
Fase hidrofbica: compuesta por sulfurosmetlicos como CuFeS 2, CuS, Cu 2S, MoS,
ZnS, PbS, otros (Cu, Au, Ag, Se, Te)
Fase hidroflica: compuesta por xidos
hidroflicos insolubles como SiO 2, Al 2O3,
Fe2O3, CaO, MgOentre otros (xidos decobre, arsnico)
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Ag entes Tens ioact ivos .
- Modifican las pro piedades s up erficiales de las p artculas de m ineral m olido .- Sustancias Colectores qu e facili tan la flotacin.
- Su dosificacin es del orden de 10 g/ton
Estos dos agentes permiten la flotacin de Covelita y Calcosita
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Mecanism o del proc eso de Flotacin.
Partculahidrofobizada
Unin colector-partcula(amilxantato-covelita)
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Tensioactivos Agentes de Flotacin SelectivaFlotacin de calcopirita
S = CO R 1
S R 2
S = CO R 1
NH R 2
S
C O-R 1
C O-R 2O
O
Tiocarbamatos
Esteres xnticos
Xantoformiatos
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Agentes depresores de la Flotacin
+ NaS
Flotan: ZnS + FeS2
No flotan CuS + PbS
S = CO R 1
NH R 2Tiocarbamatos
NaS + As2O3 Flota: MoS 2
No flotan: CuS
CuFeS 2
Na HS
P2O5
Chuqui
Andina
El Teniente
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Canchas de Almacenamiento de Concentrados.
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FUNDICIN
PIROMETALURGIADEL COBRE
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PIROMETALURGIA
DEL COBRE
El proceso de fundicin se realiza en etapas que son:
Fusin
Conversin
Pirorefinacin
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HORNO REVERBERO
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PIROMETALURGIA DEL COBRE
Reacciones qumicas de CuS y FeS en los hornos convertidores:Cu 2O tambin puede actuar como oxidante
Principales productos son: Cu (blister), SO 2(g) , FeO,
Incorporacin controlada de oxgeno:
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1)Horno Reverbero (oxidacin exaustiva):
CuFeS 2(l) + 6 O 2(g) 4 Cu (l) + 2 S (l) + Fe (l) + FeO Fe 2O3 + 6 SO 2(g)Separacin por densidad
metal blancoMagnetita
EscoriaDixido de S
gases
2)Horno Convertidor (oxidacin muy suave):
Cu (l) + S (l) + 3Fe (l) + 6 O 2(g) Cu (l) + FeO Fe 2O3 + SO 2(g)
MagnetitaEscoria
Cobre Blister Dixido de S
gases
PIROMETALURGIA DEL COBRE
2)Horno Refino (Reduccin muy suave):
CuO (l) + C (s) Cu (l) + CO
CuO (l) + CO (g) Cu (l) + CO 2
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Producto de Fundicin: Cobre fundido
Residuos de FundicinEscoria de los hornos
Cobre Blister (98.5%)
nodos de Cu (99.5%)
d
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Horno Convertidor
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Escoria Metal Blanco
Aire de Combustin
Diesel o Gas Natural Oxgeno Aire Soplado
Concentrate Injection
TolvaConcentrado Seco
CT
Plantade
cidoCampana yCmara Horizontal
Concentrado Seco
PrecipitadoresElectrostticos
POLVOS
Operacin del Convertidor Teniente... Residuos
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Residuos de Fundicin Gases
Dixido de azufre (SO 2), del cual se produce cido sulfricoconcentrado
Polvos de Fundicin: Material particulado fino que escapa de los hornos no es
colectado en los filtros. Se compone principalmente de xidos decobre, xidos de arsnico y xidos de hierro. No existeactualmente aplicacin para su uso ya que su procesamiento es
difcil debido a el alto contenido de arsnico. Escoria:
Material fundido que se separa del metal blanco en los hornos.Compuesto principalmente de xidos de hierro (magnetita)
Si d I i d d d b h
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Sistema de Inyeccin de concentrado de cobre en horno.
H C tid P i S ith
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Hornos Convertidores Peirce Smith.
N M t C tid P i S ith 2
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Nuevo Manto para Convertidor Peirce Smith 2.
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Horno de Refino Basculante.
R d d M ld
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Ruedas de Moldeo.
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PROCESO DEELECTROREFINACIN
(ER)
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ELECTRO REFINACION DE CATODOS DE COBRE
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Electrorefinacin Celda electroltica
Estructura de polmero de 10 m 3 (aprox.) en los cuales se realizala electrorefinacin. Incorpora al electrolito, ctodos y nodos.Esta celda alberga a:
Electrolito: Medio lquido que llena la celda electroltica, en el cual serealiza la electrorefinacin y se sumergen los nodos y ctodos.
nodos: Material prima de la electrorefinacin proveniente de la
fundicin. Consiste en una plancha de cobre (99,5%) de
aproximadamente 200 kg Ctodos:
Lminas de cobre ultra puro (99,9999%) Lminas de acero inoxidable en donde se deposita el cobre
refinado.
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electrolito
Ctodo
sumergido
Anodosumergido
Celdaelectroltica
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Formacin de Slidos (Ag-Au-Cu-Pb)
La formacin de slidos en el electrolito de electrorrefinacin decobre:
Ag: AgCl (s). Precipita con el cloruro aditivo
Au: Au (s) En el nodo se encuentra como oro cero-valente
Cu: Cu se desprende desde los ctodos por malaadhesin.
Precipita como CuSO 4 . sobresaturacin. Pb: PbSO 4(s) . Precipita con el sulfato del cido.
Esquema de una Celda de Refinacin Electroltica
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Entrada de Ctodo AnodoElectrolito (99,99 % Cu) (99,7 % Cu)
Cu++ Cu++Cu Cu
Electrolito
H 2 S0 4 Salida de
Cu electrolito
As Ni
Ni H20
Ag, Au, Se, Sb, As, Cu
Barro andico
LOS FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CALIDAD DE LOSCATODOS COMERCIALES SON:
* Densidad de corriente
* Temperatura del electrolito* Composicin qumica del electrolito* Slidos en suspensin en electrolito* Flujo de electrolito en celdas* Control de aditivos* Calidad operaciones manuales de renovacin* Calidad fsica del ctodo inicial* Calidad fsica del nodo* Composicin qumica del nodo
* Disponibilidad oportuna de electrodos* Control de corto circuitos
E SQU E M A D E U N A C U B A D E RE F I N A CI ON
E L E C T ROL I T I C A
Esquema de una Celda de Refinacin Electroltica.
Vtot = Velect + V contactos + V sobresaturacin = 2.3 V
Electrolito:-H2SO 4 200 g/L- Cu 2+(ac) 50 g/L- Cl -(ac) 50 mg/L- Aditivos org.
- tiourea- cola o gelatina- poliacrilamida
Los aditivos orgnicos seagregan para evitar elcrecimiento de dendritasen los ctodos por sobre
tensin
Barro andico
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Barro andico
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Formacin de Slidos (As-Sb-Bi)
La formacin de slidos en el proceso de electrorrefinacin decobre, depende fundamentalmente de:
la concentracin total de As, Sb y Bi
la concentracin de sus especies respectivas As(III), As(V), Sb(III), Sb(V) y Bi(III)
las constantes termodinmicas de los slidos formadoscomo producto de solubilidad, equilibrios Red-Ox
Cintica de Formacin
Variables fsicoqumicas como la temperatura y acidez delmedio.
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SLIDOSELECTRO-
REFINACIN
CARCTERAMORFO
XIDOS y SALES
As2O3Sb2O3 - Sb2O5Bi2O3Pb5(AsO4)3(OH,Cl)Cu3(AsO4)2SbAsO 4BiAsO4
As, Bi, Sb Pb , CuS , O, Si
Metales Cu, Au, Ag, Pt, Pd
XIDOS y SALES
PbSO 4
Pb5 (AsO4)3(OH,Cl)
AgClxidos Sb-As-Se-Te
Lamasflotantes
Barro Andico
Arsnico en electrolito de electrorrefinacin
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Oxidacin de As(III) a As(V) mediante O 2(g) disuelto
As(III)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
-1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2
pH
E s p e c
i e Q u
m i c a
( % )
0
10
20
30
40
5060
70
80
90
100
-1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2
pH
E s p e c i e
Q u
m i c a
( % )
As(V)
Resultados y Discusin
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Generacin de H 2O2 en electrolito por presencia de iones Cu +
Oxidacin de As(III) a As(V) mediante H 2O2 generado en el medio
__ Resultados y Discusin
Resultados y Discusin
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Oxidacin de Sb(III) a Sb(V) mediante O 2(g) disuelto
Oxidacin de Sb(III) a Sb(V) mediante H 2O2 generado en el medio
__ y
__ Resultados y Discusin
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Cu
Cu
As
Sb
Bi
nodo ctodo
Cu +2Cu Cu
O 2
Cu+
Cu
O 2
Cu +2
H2O 2
Cu
As(III)
Sb(III)
Bi(III)
As
As
As
H2O 2 As(V)
As(V)
As(V)
SbAsO 4
BiAsO 4
SbAsO 4
BiAsO 4
SbAsO 4 BiAsO 4
MECANISMO PROPUESTO__ y
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Producto terminado
Cobre extrafino (>99,9999%) Principales impurezas
Fe Pb As
S O
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http://www.educarchile.cl/ntg/mediateca/1605/article-93249.htmlhttp://www.codelco.clhttp://www.codelco.cl/la_corporacion/memorias/memoria2008/MemoriaCodelco2008.pdf
Ms Informacin didctica sobre procesos industriales: