Procesos químicos de la Minería del Cobre Prof. S. Casas-Cordero E.
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Procesos químicosde la
Minería del Cobre
Prof. S. Casas-Cordero E.
Índice:
Mercado MundialGlosario
Usos del Cobre
Productores mundiales
ClasificaciónLey del mineralChancadoLixiviaciónElectro obtenciónPirometalurgiaNo metales
Valor de los metales en el mercado Mundial
Bolsa de Metales de Londres
Metales
Precios
Diarios Mensuales
23/07/2007 24/07/2007 Mayo Junio
Cobre (¢US$/lb) 372.40 361.70 349.48 339.06
Níquel (US$/lb) 15.66 14.45 23.68 18.92
Zinc (¢US$/lb) 170.10 168.70 174.25 163.41
Estaño (US$/lb) 7.04 6.94 6.42 6.40
Plomo (¢US$/lb) 157.80 149.60 95.16 110.00
Aluminio (¢US$/lb) 126.10 123.80 126.81 121.41
Oro (London Initial) - (US$/oz/tr)
683.50 682.75 668.61 655.85
Plata (London Spot) - (US$/oz/tr)
13.34 13.34 13.15 13.15
Equivalencias:
Una Libra = 1 Lb = 0,45359 Kg = 453,59 g
Una Tonelada = 1 Ton = 1000 Kg
1000 Kg = 2.204,63 Lb
(index)
Glosario minero Ganga: fracción de silicatos o de otros minerales sin
interés o que para un yacimiento no presentan valor, pero que para otros si lo tienen.
Mena: es un mineral del que se puede extraer un elemento, generalmente un metal, por contenerlo en cantidad suficiente para ser aprovechado.
Yacimiento: Genéricamente es una concentración significativa de materiales o elementos interesantes para algún tipo de ciencia.
Veta: Un filón o veta es el relleno de minerales que ha colmado una fisura o fractura en la corteza terrestre por procesos lentos de cristalización acumulativa.
Estéril: parte sin valor comercial que se obtiene luego de extraer mediante procesos mineros los componentes de interés.
(index)
Usos en la Electrónica
Usos del Cobre
Usos en clínicas y hospitales
(index)
Productores mundiales
Se compara el año 2009 y 2010
Producción de Millones de Toneladas de cobre fino
Chile lidera como proveedor principal
Chile posee las mayores reservas del metal
País 2009 2010 Reservas
USA 1180 1120 35000
Australia 854 900 80000
Canadá 491 480 8000
Chile 6390 5520 150000
China 995 1150 30000
Indonesia 996 840 30000
Kazajstán 390 400 18000
México 238 230 38000
Perú 1275 1285 90000
Polonia 439 430 26000
Rusia 725 750 30000
Zambia 697 770 20000
Otros países 2190 2300 80000
Productores mundiales
(index)
Composición de la corteza terrestre
Los minerales de cobre se clasifican en:
Mineral sulfurado: los que presentan azufre en su fórmula.
Mineral oxidado: Aquellos que contienen oxígeno en su fórmula.
Ejemplos de minerales de Cobre:
Nombre Fórmula
Calcantita CuSO45H2O
Atacamita CuCl23Cu(OH)2
Cuprita Cu2O
Tenorita CuO
Calcosina Cu2S
Covelina CuS
Calcopirita Cu2S Fe2S3
(index)
Ley del mineral:Se entiende como la composición porcentual del metal o componente de valor comercial que se encuentra presente por cada 100 g de mineral o muestra.
100 x muestra masa
componente masa Ley
Ejercicio:Al tratar 500 g de mineral de Cobre, mediante lixiviación y posterior cementación, se obtuvo 250 mL de solución cuya concentración es 0,35 M en Cu2+, ¿Cuál es la ley del mineral?
(L) V x MM
(g) masa
(L) volumen
moles Cmolar
(L) V x MM x Cmolar masa
Cu de g 5,556 L 0,25 x 63,5 x 0,35 masa molg
Lmol
% 1,11 100 x g 500
g 5,556 Ley
Ley del Mineral :
Los principales yacimientos de la gran minería explotan leyes entre 0,6 y 1,5 %.
Los Cátodos de Cobre presentan pureza superior al 99,98 %.
El Concentrado de Cobre presenta una ley del 25 al 40 %.
El Cobre Blister una ley del 97 al 99,5 %. El Cobre RAF una ley del 99,5 al 99,8 %.
(index)
Ubicacióngeográficade algunosyacimientos:
Etapas en la obtención de cobre
Cátodos y concentrado
PROCESAMIENTO MECÁNICO DEL MINERAL:
El mineral que se extrae por Tronadura en mina a Rajo Abierto o por Corte en mina Subterránea, se reduce de tamaño.
La fragmentación y Molienda se realizan en plantas especiales conocidas como PLANTA DE CHANCADO Y MOLIENDA.
(index)
Sistema de Extracción a Rajo Abierto:
Molino de Bolas (vista lateral):
Molino de Bolas
vista interior
vista exterior
Tratamiento de Minerales OXIDADOS:
Etapa de LIXIVIACIÓN Etapa de EXTRACCIÓN CON SOLVENTE Etapa de ELECTRO - OBTENCIÓN
Preparando Lixiviación en Cancha
Lixiviación en Pilas:
Pila mecanizada de Lixiviación
Ejemplos de Reacciones de lixiviación: (index)
Cu2O + H2SO4 Cu + Cu2+ + SO42- + H2O
CuO + H2SO4 Cu2+ + SO42- + H2O
Ejercicio:¿Qué volumen en mililitro, de ácido sulfúrico 5,6 M se requiere como mínimo, para lixiviar todo el Cobre presente en 500 g de mineral cuya ley es 1,2 %, suponiendo que sólo contiene atacamita, CuCl2 3 Cu(OH)2 e impurezas inertes?
g 500
x
mineral g 100
Cu de g 1,2
CuCl2 3 Cu(OH)2 + 4 H2SO4 4 Cu2+ + 4 SO42- + 6 H2O + 2 HCl
X = 6 g de Cu
x
g 6
mol 1
Cu de g 63,5 X = 0.0945 mol de Cu
Cu de mol 0,0945
x
Cu de mol 4
atacamita mol 1 X = 0.0236 mol atacamita
CuCl2 3 Cu(OH)2 + 4 H2SO4 4 Cu2+ + 4 SO42- + 6 H2O + 2 HCl
x
atacamita mol 0.0236
SOH de mol 4
atacamita mol 1
42
X = 0.0944 mol H2SO4
x
mol 0,0944
L 1
mol 5,6
X = 0.01686 L solución de H2SO4
X = 16,9 mL solución de H2SO4
Reacción de electro obtención (EW)
La Electro obtención está basada en una reacción redox no espontánea. Requiere un flujo de electrones externos (corriente eléctrica) para forzar la reducción del catión Cúprico.
La cantidad de corriente que se suministra es proporcional a la masa de Cobre reducido que se obtenga.
Ocurre simultáneamente una reacción en el Cátodo (polo positivo) y en el Ánodo (polo negativo)
Reacción en el Cátodo:Cu2+ (ac) + 2e- Cu (s)
Reacción en el Ánodo:
H2O ½ O2 (g) + 2 H1+ (ac) + 2e-
Reacción Global:
Cu2+(ac) + H2O Cu(s) + ½ O2(g) + 2 H1+ (ac)
Leyes de Faraday
Segunda ley: las masas de diferentes sustancias depositadas o disueltas en un electrodo por un mismo número de culombios son proporcionales a sus pesos equivalentes.
Para descomponer un equivalente gramo de cualquier electrolito o para liberar un equivalente gramo de cualquier anión o catión se requiere la cantidad de 96500 culombios, esta cantidad de electricidad se denomina faradio (Constante de Faraday, F).
Primera ley: la masa de cualquier sustancia, depositada o disuelta en el electrodo, es proporcional a la cantidad de electricidad (culombios) que pasa a través del electrolito.
Ecuación de Faraday
Donde:m = masa de sustancia depositada en el electrodoI = intensidad de corriente en Amperest = tiempo de circulación de corriente en segundos.MM = Masa Molar de la especie depositada.Nº e = Número de electrones transferidosF = Constante de Faraday (96500 C/mol)
F x electrones Nº
Molar Masa x t x I m
Peso Equivalente
En reacciones REDOX, corresponde al Peso atómico o molecular dividido por el número de electrones intercambiados por la especie.
ostransferid electrones de número
molecular peso o atómico peso eEquivalentPeso
Tratamiento de minerales SULFURADOS
Flotación: Con reactivos de “flotación”, se obtiene selectivamente una pulpa rica en Cobre y Molibdeno.
Al secar la pulpa se obtiene “concentrado de Cobre”, que tiene una Ley de 25 a 40 % en Cobre.
Celdas de Flotación
Pulpa rica en Cobre y Molibdeno
Refinación de minerales Sulfurados:
Purificación pirometalúrgica: En hornos de fundición se obtiene con ayuda de fundentes y escorificantes, moldes de “Cobre Blister”.
La Refinación del Cobre Blister en Hornos RAF permite obtener ánodos que finalmente se purifican en planta EW formando Cátodos de Cobre.
Moldeo de Anodos RAF
Almacenamiento de Cobre Blister
Ejemplos de reacciones pirometalúrgicas:
2 Cu2S (s) + 3 O2 (g) 2 Cu2O (s) + 2 SO2 (g)
CuS (s) + 2 Cu2O (s) 5 Cu (s) + SO2 (g)
2 FeS (s) + 3 O2 (g) 2 FeO (s) + 2 SO2 (g)
FeO (s) + SiO2 (s) FeSiO3 (s)
(index)
Minería No metálica en Chile