SISTEMA PARA LA OBTENCIN DEL COBRE Y DE ALGUNAS DE SUS ALEACIONES.

RESUMEN1I.INTRODUCCIN11.1.IMPORTANCIA Y JUSTIFICACIN11.2.OBJETIVOS11.2.1.OBJETIVO GENERAL11.2.2.OBJETIVOS ESPECFICOS1II.MARCO TERICO12.1.CARACTERSTICAS DEL COBRE12.2.PROPIEDADES QUMICAS, FSICAS, MECNICAS Y BIOLGICAS DEL COBRE12.3.ESTRUCTURA CRISTALINA DEL COBRE12.4.MATERIAS PRIMAS12.4.1.MINERALES OXIDADOS12.4.2.MINERALES SULFURADOS1III.INGENIERA DE PROCESO: MTODOS DE EXTRACCON DEL COBRE13.1.PIROMETALURGIA DEL COBRE13.1.1.MATERIALES1EQUIPOS13.1.2.MTODOS1A.REDUCCIN DEL TAMAO1B.CONCENTRACIN POR FLOTACIN EN ESPUMA1C.TOSTACIN DE CONCENTRADOS DE COBRE1D.FUNDICIN DE MATA EN HORNO DE REVERBERO1E.CONVERSIN DE LA MATA DE COBRE1F.PREPARACIN DE NODOS: REMOCIN DE AZUFRE Y OXGENO1G.ELECTRORREFINACIN DEL COBRE1H.FUNDICIN Y VACIADO DE LOS CTODOS DE COBRE13.2.HIDROMETALURGIA DE COBRE13.2.1.MATERIALES1EQUIPOS13.2.2.MTODOS 1A.FLOTACIN EN ESPUMA1B.LIXIVIACIN1C.CEMENTACIN1D.EXTRACCIN CON DISOLVENTES1E.SEPARACIN DEL COBRE POR ELECTROLISIS1IV.USOS Y APLICACIONES DEL COBRE14.1.PROCESOS DE LOS PRODUCTOS A PARTIR DEL COBRE14.1.1.ALAMBRN14.1.2.TUBOS14.1.3.LMINAS DE COBRE14.2.USOS DEL COBRE14.2.1.ELECTRICIDAD Y TELECOMUNICACIONES14.2.2.MEDIOS DE TRANSPORTE14.2.3.CONSTRUCCIN Y ORNAMENTACIN14.2.4.MONEDAS14.2.5.INTERCAMBIADOR TRMICO1

V. PRINCIPALES ALEACIONES DEL COBREError! Marcador no definido.5.1COBRES DBILMENTE ALEADOSError! Marcador no definido.5.2.ALEACIONES CON ALTO CONTENIDO DE COBRE15.3.LOS LATONES15.4.EL BRONCE15.5.LOS CUPROALUMINIOS15.6.LOS CUPRONQUELES15.7.LAS ALPACAS15.8.OTRAS ALEACIONES DE COBRE1

VI.ALEACIONES MS USADAS DEL COBREError! Marcador no definido.6.1.EL BRONCE16.1.1.MATERIALES1EQUIPOS16.1.2.OBTENCIN DEL BRONCE1A.MTODO DE LA COLADA CONTINUA1B.ALEACIN DE COBRE ESTAO (CU + SN)16.2.EL LATN16.2.1.MATERIALES1EQUIPOS16.2.2.MTODOS 1A.PREPARACIN DE LA CARGA DEL CRISOL1B.FUNDICIN1C.MAQUINADO1D.LAMINADO1E.RECOCIDO1F.DECAPADO1G.CORTE1H.ENROLLADO1I.EMBALAJE16.2.3.CLASIFICACION O TIPOS16.2.4.PROPIEDADES DE LOS LATONES INDUSTRIALES16.2.5.APLICACIONES INDUSTRIALES1VI.CONCLUSIONES1VII.REFERENCIALES1ANEXOS1

INDICE Pg.

Pg.

RESUMEN

El presente trabajo monogrfico, consiste en la descripcin de las propiedades qumicas, fsicas, mecnicas y biolgicas de cobre. As como el estudio de su estructura cristalina.Luego detallamos las principales aleaciones de cobre como son el bronce y el latn, adems de mencionar las aleaciones secundarias como los cuproaluminios, los cupronqueles y la alpaca.Unaz vez detalladas las aplicaciones, procedemos a describir dos mtodos de extraccin del cobre, siendo las ms importantes:La extraccin pirometalrgica, donde se suele trabajar con minerales sulfurados de cobre; y la extraccin hidrometalrgica , donde se trabaja con minerales oxidados de cobre .cada una requiere una secuencia y equipos especficos para al final obtener el cobre a una pureza muy elevada.

I. INTRODUCCIN

La historia antigua se suele dividir en la Edad de Piedra, la Edad de Bronce y la Edad del Hierro como base en la composicin de las herramientas utilizadas en cada era. Las sociedades modernas dependen de una gran variedad de metales para fabricar herramientas, maquinaria y otros artculos. Los qumicos y otros cientficos han encontrado diversidad de usos, incluso para los metales menos abundantes, en su bsqueda de materiales que satisfagan las necesidades tecnolgicas en continua evolucin. El cobre era conocido en la prehistoria y fue probablemente el primer metal utilizado para fabricar tiles y objetos decorativos. El cobre es uno de los pocos metales que pueden encontrarse en la naturaleza en estado "nativo", es decir, sin combinar con otros elementos. Por ello fue uno de los primeros en ser utilizado por el ser humanoLos nativos americanos tambin utilizaban el cobre desde el tercer milenio A.C. El anlisis de los objetos de cobre y sus aleaciones, y el estudio de los minerales existentes en las regiones donde fueron encontrados inducen a pensar que ya en el ao 6.000 A.C. el hombre desarrollaba procesos metalrgicos.

1.1. IMPORTANCIA Y JUSTIFICACIN

En este trabajo tratamos sobre el cobre, caractersticas, importancia , aleaciones , mtodos de extraccin y aplicaciones ms importantes que demuestran de por qu el cobre es un elemento qumico realmente importante para elser humano; y es que por un lado, encontramos en dicho elemento unaliado perfecto que ha impulsado enormemente nuestratecnologa. Por otro, tambin estamos ante un componente esencial para la salud del ser humano.Podemos decir que el cobre esuno de los metales ms importantes de nuestra tecnologa. Con su descubrimiento, el ser humano fue capaz de utilizar un conductor realmente preciso de calor y laelectricidad. Algo que hoy por hoy nadie puede negar. Pero adems, no podemos olvidarnos que el cobre fue uno de los primero metales descubiertos por el hombre, siendo as un material usado para crearherramientasque hicieron evolucionar la vida de nuestros antepasados a pasos agigantados, permitiendo posteriormente que pudieran crear tcnicas cermicas y procesos metalrgicos.As, desde el punto de vista de la evolucin del hombre, el cobre ha sido realmente imprescindible, sin su descubrimiento, seguramente no hablaramos de una civilizacin tan avanzada como la nuestra.En la actualidad, el cobre est presente en nuestras vidas ms de lo que podemos imaginar; y es quela tecnologa derivada del cobre es realmente amplia, pues ofrece un mayor ahorro energtico que otros metales, adems de contar con mayor durabilidad que otros materiales; y es que mientras que otros metales, con el tiempo, pueden llegar a soltar sustancias nocivas, el cobre aguanta sin ningn problema, siendo muchsimo ms higinico.Para que nos hagamos una idea, algo tan rutinario como un vehculo cuenta con cantidades realmente importantes de cobre. Tambin mquinas, monedas, pesticidas, tuberas y herramientas varias.Al margen de la importancia del cobre para la industria, tambin hay que saber que el cobre es un mineral fundamental para el ser humano. Por ejemplo, es importantsimo para prevenir problemas como la anemia o enfermedades seas, incluso para detener daos celulares.Hay estudios que aseguran que durante el embarazo, una dosis correcta de cobre puede ayudar al desarrollo cerebral del nio.De las funciones importantes en nuestro cuerpo, una de las principales es la de servir como un constituyente de enzimas. As, la funcin en elmetabolismodel hierro es realmente importante. Asimismo, tambin proteger nuestros huesos convirtindose adems en un potente antioxidante.

1.2. OBJETIVOS

1.2.1. OBJETIVO GENERAL

Encontrar los sistemas ms caractersticos para la obtencin del cobre y algunas de sus aleaciones.

1.2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS

Detallar las materias primas para la obtencin del Cu y de algunas de sus aleaciones. Encontrar mtodos para la obtencin del Cu y las tcnicas de manufacturacin de algunas de sus aleaciones. Enumerar las diferentes aplicaciones del cobre y de sus aleaciones seleccionadas.

II. MARCO TERICO

2.1. CARACTERSTICAS DEL COBRE

El cobre es uno de los metales de mayor uso, de apariencia metlica y color pardo rojizo. El cobre es uno de los elementos de transicin de la tabla peridica, y su nmero atmico es 29.El cobre puro es blando, pero puede endurecerse posteriormente por deformacin en fro. Las aleaciones de cobre, mucho ms duras que el metal puro, presentan una mayor resistencia y por ello no pueden utilizarse en aplicaciones elctricas, no obstante, su resistencia a la corrosin es casi tan buena como la del cobre puro y son de fcil manejo. Las dos aleaciones ms importantes son el latn, una aleacin con cinc, y el bronce, una aleacin con estao. A menudo, tanto el zinc como el estao se funden en una misma aleacin, haciendo difcil una diferenciacin precisa entre el latn y el bronce. Ambos se emplean en grandes cantidades; tambin se usa el cobre en aleaciones con oro, plata y nquel, y es un componente importante en aleaciones como el monel, el bronce de can y la plata alemana o alpaca. Elcobre es esttico, dctil y maleable. Ha sido utilizado para el arte, la escultura y la fabricacin de armas desde el 400 A.C. Elcobre tiene propiedades bactericidas: El cobre tiene una gran resistencia antimicrobiana. Ya en tiempos de los romanos se utilizaba para conductos de agua y utilizaban utensilios de cobre para cocinar. Conductividad trmica del cobre: El cobre es un excelente conductor del calor. Por ello es ampliamente utilizado en calefaccin y algunos utensilios de cocina. El cobre puede alearsecon otros metales para adecuar sus caractersticas al uso requerido. El cobre es un gran conductor elctrico: Gran parte de los materiales elctricos estn hechos de cobre y por su capacidad en las transmisiones de y datos. Resistencia ante la corrosin del cobreque lo hace susceptible de ser utilizado en muchos campos.

II. 2.2. PROPIEDADES QUMICAS, FSICAS, MECNICAS Y BIOLGICAS DEL COBRE

A. PROPIEDADES QUMICAS DEL COBRE: Nombre: cobre. Smbolo: Cu. Nmero atmico: 29. Grupo del sistema peridico: grupo 11.Tabla peridica de los elementos Valencias: 1+, 2+. Estados de oxidacin: +1, +2. Electronegatividad: 1,9. Radio atmico: 1,28 . Radio covalente: 1,38 . Radio inico: 0,69 . Estructura cristalina: cbica centrada en las caras (FCC). Configuracin electrnica: 1s22s22p63s23p63d104s1, o bien, [Ar]3d104s1. Primer potencial de ionizacin: 7,77 Ev. Masa atmica: 63,54 g/mol. Dureza Mohs: 3,0.

B. PROPIEDADES FSICAS DEL COBRE:

Densidad a 20 C: 8,96 g/cm3 (0,31 lb/in3 a 68 F). Punto de fusin: 1083 C (1981 F, 1356 K). Punto de ebullicin: 2595 C (4703 F, 2868 K). Calor especfico: 0,385 J/gK (0,092 cal/ g C). Calor latente de fusin: 214103 J/kg. Calor latente de ebullicin: 5410103 J/kg. Conductividad elctrica a 20 C: 58,108106 S/m (siemens por metro). Resistencia elctrica: 0,017 Ohmio/mm2. Conductividad trmica: 400 W/mK.

C. PROPIEDADES MECNICAS DEL COBRE: RESISTENCIA MECNICATABLA N 1PROPIEDADES MECNICAS DE RESISTENCIA DEL COBRECaractersticas Mecnicas del Cobre

EstadoResistencia a la traccin, kg/mm2Lmite elstico, kg/mm2Alargamiento en la rotura, %

Fundido15 22-25 - 15

Recocido21 24946 - 47

Templado37 41365 6

FUENTE: Varios autores (1984).Enciclopedia de Ciencia y Tcnica

MDULO DE ELASTICIDAD LONGITUDINAL O MDULO DE YOUNGEl mdulo de elasticidad longitudinal o mdulo de Young ( E ) relaciona la tensin aplicada a una pieza segn una direccin con la deformacin originada en esa misma direccin, y siempre considerando un comportamiento elstico en la pieza.Para el material de cobre, el mdulo de elasticidad longitudinal, E , tiene el siguiente valor:E= 110.000 MPa (110.000 N/mm2) (1.100.000 kg/cm2) MDULO DE ELASTICIDAD TRANSVERSALEl mdulo de elasticidad transversal, mdulo de cortante o tambin llamado mdulo de cizalla ( G ), para la mayora de los materiales, y en concreto para los materiales istropos, guarda una relacin fija con el mdulo de elasticidad longitudinal ( E ) y el coeficiente de Poisson ( ), segn la siguiente expresin:

G =

TABLA N2VALORES PARA EL MDULO DE ELASTICIDAD TRANSVERSAL, G, PARA DISTINTOS MATERIALESMaterialG (MPa)

Acero81.000

Aluminio26.300

Bronce41.000

Cobre42.500

Fundicin Gris (4.5 %C)41.000

Hierro Colado< 65.000

Hierro Forjado73.000

Latn39.200

FUENTE: Propia COEFICIENTE DE POISSONEl coeficiente de Poisson ( ) corresponde a la razn entre la elongacin longitudinal y la deformacin transversal en el ensayo de traccin. Alternativamente el coeficiente de Poisson puede calcularse a partir de los mdulos de elasticidad longitudinal y transversal, segn la expresin siguiente:V = 1Para el material de cobre, toma el siguiente valor:= 0,34Como en el caso anterior, las expresiones arriba indicadas del coeficiente de Poisson, , son valores constantes siempre dentro del rango de comportamiento elstico del material. DUREZA BRINELLLa dureza es una propiedad que mide la capacidad de resistencia que ofrecen los materiales a procesos de abrasin, desgaste, penetracin o de rallado. Existen varios mtodos para calibrar la dureza de un material, siendo el mtodo Brinell y el mtodo Rockwell los ms comunes.El mtodo Brinell (ASTM E10) es un tipo de ensayo utilizado para calcular la dureza de los materiales. Consiste en una esfera de 10 mm de dimetro, usualmente de un acero endurecido, que se presiona contra la superficie del material objeto de estudio bajo una carga esttica de 3.000 kg. El tamao de la huella nos proporcionar una medida de la dureza, denominada dureza Brinell, bajo estas condiciones del ensayo.

TABLA N 3VALORES TPICOS DE DUREZA BRINELL DEL COBRE Y DE OTROS MATERIALESMaterialDureza Brinell

Cobre35 HB

Aluminio15 HB

Acero (blando)120 HB

Acero de herramientas500 HB

Acero inoxidable250

FUENTE: ALLEN S., THOMAS E. The structure of materials MIT series in materials science and engineering; Wiley, New York, 1998

D. PROPIEDADES BIOLGICASEn las plantas, el cobre posee un importante papel en el proceso de la fotosntesis y forma parte de la composicin de la plastocianina. Alrededor del 70 % del cobre de una planta est presente en la clorofila, principalmente en los cloroplastos. Los primeros sntomas en las plantas por deficiencia de cobre aparecen en forma de hojas estrechas y retorcidas, adems de puntas blanquecinas. Las panculas y las vainas pueden aparecer vacas por una deficiencia severa de cobre, ocasionando graves prdidas econmicas en la actividad agrcola.El cobre contribuye a la formacin de glbulos rojos y al mantenimiento de los vasos sanguneos, nervios, sistema inmunitario y huesos y por tanto es esencial para la vida humana. El cobre se encuentra en algunas enzimas como la citocromo c oxidasa, la lisil oxidasa y la superxido dismutasa.El desequilibrio de cobre en el organismo cuando se produce en forma excesiva ocasiona una enfermedad heptica conocida como enfermedad de Wilson, el origen de esta enfermedad es hereditario, y aparte del trastorno heptico que ocasiona tambin daa al sistema nervioso. Se trata de una enfermedad poco comn.Puede producirse deficiencia de cobre en nios con una dieta pobre en calcio, especialmente si presentan diarreas o desnutricin. Tambin hay enfermedades que disminuyen la absorcin de cobre, como la enfermedad celiaca, la fibrosis qustica o al llevar dietas restrictivas.El cobre se encuentra en una gran cantidad de alimentos habituales de la dieta tales como ostras, mariscos, legumbres, vsceras y nueces entre otros, adems del agua potable y por lo tanto es muy raro que se produzca una deficiencia de cobre en el organismo.

2.3. ESTRUCTURA CRISTALINA DEL COBRE

El cobre presenta un solo estado alotrpico, de estructura cristalina cbica centrada en las caras (FCC) denominada fase . Con esta estructura el cobre sin alear es tan blando y dctil que su mecanizacin es difcil y presenta una capacidad para ser trabajado en fro casi ilimitada.[footnoteRef:1] [1: MICHAEL F. ASHBY, Materiales para ingeniera 1. Introduccin a las propiedades, las aplicaciones y el diseo, Volumen 1, Reverte, 2008 - 448 pg]

FIGURA N1ESTRUCTURA CRISTALINA DEL COBREFUENTE: ALLEN S., THOMAS E. The structure of materials MIT series in materials science and engineering; Wiley, New York, 1998El cobre puro tiene una red de Bravais del tipo cubico[footnoteRef:2] mostrando una estructura cbica centrada en las cara FCC (Face centered cubic) en la que se distinguen espacios tetradricos. Las figuras se obtienen utilizando el programa JMOL de Java Applet[footnoteRef:3]. Los parmetros de red caractersticos son a=b=c=3.6151 Amstrong y = 90.[footnoteRef:4] [2: ALLEN S., THOMAS E. The structure of materials MIT series in materials science and engineering; Wiley, New York, 1998] [3: http://cst-ww.nrl.navy.mil/lattice/struk/a1.html] [4: ASKELAND D. Ciencia e ingeniera de los materiales. Editorial Thomson,1998]

La simetra dominante es cbica axial. [footnoteRef:5]. Los planos de deslizamiento preferenciales en este tipo de estructura pertenecen a la familia de planos en las direcciones (110) que corresponde a la direccin ms compacta en este tipo de empaquetamiento. [footnoteRef:6] [5: ALLEN S., THOMAS E. The structure of materials MIT series in materials science and engineering; Wiley, New York, 1998] [6: ASKELAND D. Ciencia e ingeniera de los materiales. Editorial Thomson,1998]

De acuerdo a esta estructura cristalina y las imperfecciones presentes en el medio, se generan comportamientos tpicos del material. Es por esa razn que establecer relaciones apropiadas entre estructura, propiedades y procesamiento se vuelve una tarea importante al buscar nuevas aplicaciones para el cobre.[footnoteRef:7] [7: http://www.redalyc.org/pdf/911/91116210.pdf]

El cobre y las aleaciones basadas en el cobre se caracterizan en general por su resistencia mecnica moderada, elevada ductilidad y buena resistencia a la corrosin .El cobre presenta un solo estado alotrpico, de estado cristalina cbica centrada en las caras (FCC) denominada fase .Con esta estructura el cobre sin alear es tan blando y dctil que su mecanizacin es difcil y presenta una capacidad para ser trabajado en fro casi ilimitada.[footnoteRef:8] [8: MICHAEL F. ASHBY, DAVID R. H. JONES, Materiales para ingeniera 2: Introduccin a la microestructura, el procesamiento y el diseo, Reverte, 2009 - 510 pginas]

TABLA N 4ESTRUCTURA CRISTALINA DE METALES PUROS A TEMPERATURA AMBIENTEMETAL PUROESTRUCTURADimensiones celda unidad (nm)

AC

AluminioFCC0.405

BerilioHCP0.2290.358

CadmioHCP0.2980.562

CobaltoHCP0.2510.409

CobreFCC0.362

CromoBCC0.289

EstaoTetragonal centrada en el centro

HierroBCC0.287

IndioTetragonal centrada en las caras

IridioFCC0.384

LantanoHCP0.3760.606

MagnesioHCP0.3210.521

ManganesoCbica0.891

MolibdenoBCC0.315

NiobioBCC0.330

NquelFCC0.352

OroFCC0.4080.506

PaladioFCC0.389

PlataFCC0.409

PlatinoFCC0.392

PlomoFCC0.495

TalioHCP0.3460.553

TntaloBCC0.331

TitanioHCP0.2950.468

VanadioBCC0.303

WolframioBCC0.317

YtrioHCP0.3650.573

ZincHCP0.2670.495

ZirconioHCP0.3230.515

FUENTE: ASKELAND D. Ciencia e ingeniera de los materiales.

TABLA N 5CARACTERSTICAS IMPORTANTES DE ALGUNOS ELEMENTOS QUMICOSElementoSmboloNmero atmicoMasa atmica(g/mol)Densidad(g/cm3)Estructura cristalinaRadio atmico(A)

AluminioAl1326.9812.699FCC1.432

AntimonioSb51121.756.697Rombodrico1.61

ArsnicoAs3374.915.73Rombodrico1.25

AzufreS1632.072.07Ortorrmbica1.06

BerilioBe49.0131.848Hexagonal1.143

BoroB510.812.3Rombodrico 0.46

CadmioCd48112.48.642Hexagonal1.49

CalcioCa2040.081.55FCC1.976

CarbonoC612.011 2Amorfo Hexagonal Cbico0.710.77

CesioCs55132.911.892BCC2.65

CirconioZr4091.226.505Hexagonal1.58

CobaltoCo2758.938.832HCP1.253

CobreCu2963.548.93FCC1.278

CromoCr2454.017.19BCC1.259

EstaoSn50118.697.296BCT1.52

FlorF919.001.69 (gas)-0.6

HidrgenoH11.0080.0899-0.46

HierroFe2655.8477.87BCCFCC1.241

LitioLi36.940.534BCC1.519

MagnesioMg1224.3121.738Hexagonal1.604

ManganesoMn2554.9387.47Cbico1.12

MolibdenoMo4295.9410.22FCC1.363

NquelNi2858.718.902FCC1.243

OroAu79197.019.32FCC1.441

OxgenoO8161.429 (gas)-0.60

FUENTE: MICHAEL F. ASHBY, DAVID R. H. JONES, Materiales para ingeniera

2.4. MATERIAS PRIMAS2.4.1. MINERALES OXIDADOS Los minerales oxidados de cobre se originan en la descomposicin y oxidacin de los minerales sulfurados.TABLA N6MINERALES OXIDADOS MS COMUNESEspecie mineralComposicinCaractersticas

xidos verdes de CuAntleritaCu3SO4(OH)459.7% Cu

AzuritaCu3(CO3)(OH)2Azul,55% de Cu

AtacamitaCu2Cl(OH)3paratacamita y botallaquita

BrocantitaCuSO4(OH)656% de Cu; oxidacin de calcosita

CalcantitaCu3SO4.5H2O35% de Cu, soluble en agua

CrisocolaCu(Fe3Mn)OX.SiO3.H2OContenido de 20-40% de Cu

CalcosideritaCuFe3(PO4)4(OH)8.4H2ODel grupo de la turquesa

MalaquitaCu2CO3(OH)257.3% de Cu

SeudomalaquitaCu3(PO4)2(OH)4Similar a la libetenita

TurquesaCuAl6(PO4)4(OH)6.4H2O5.5-7.8 de Cu y 28-35% P2O3

xidos rojos de CuCupritaCu2O88.8% de Cu; oxidacin de cocosita

Cobre nativoCuODel grupo de cuprita

DelafositaCuFeO2

Limonita pitch H(Fe2Cu)O2Oxidacin de la calcopirita

xidos negros de CuMelaconitaMezcla (crisocola+tenorita)Puede ser extico

NeotocitaCuMnFeSiO3Tenorita+ Paramelaconita + FeOX+MnOX

Cu-WadHidrxidos de Mn y CuO25-48%Mn

ParamelaconitaCu4O3Familia de la cuprita y tenorita

TenoritaCuO79.9% de Cu, oxidacin de calcosita y cuprita

FUENTE: Mineraloides (mezclas), mineral de aridez extrema .Caractersticas mineralgicas a partir de Anderson (1983).

2.4.2. MINERALES SULFURADOSFrecuentemente son mezclas de sulfuro de cobre y fierro, combinados con compuestos de otros diferentes elementos.

TABLA N7PRINCIPALES MINERALES DE SULFURO DE COBREMineralComposicinColor

CalcopiritaFeCuS2Amarillo Latn

Calcosina o CalcositaCu2SGris azulado.

Covelina o CovelitaCuSAzul a Celeste

BornitaFeCu5S4Rosa caf a naranja

DigenitaCu9S5 (puede contener As)Azulado, gris azulado.

Tenantita(Cu3AsS3,25 puede contener Fe, Zn, Ag)Gris. Usualmente tinte azulado.

EnargitaCu3AsS4Gris rosado, Caf rosa plido

IdaitaCu3FeS4Rojo anaranjado.

FUENTE: Propia

La fuente principal de cobre es la de depsitos de mineral prfido en la que uno o una combinacin de los minerales antes mencionados se produce. Un mineral de sulfuro cobre tpico contiene varios niveles de tipos de sulfuro de hierro que generalmente incluyen pirita (FeS2) y pirrotita (Fe (1-x) S). A menudo estn presentes oro y plata que o bien pueden asociarse con los sulfuros o estar libres. Las partculas ganga pueden estar formadas por una gama de minerales de silicato desde cuarzo hasta talco y arcillas. Tambin pueden estar presentes carbonatos de mineral gangaIII. INGENIERA DE PROCESO: MTODOS DE EXTRACCON DEL COBRE

PIROMETALURGIA DEL COBRE

MATERIALES Materia prima: Entre los minerales sulfurados son la calcopirita y la bornita que se encuentran con mayor frecuencia en los yacimientos de menas cuprferas.Calcopirita: Cu2S.Fe2S3 o CuFeS2 Reactivos (colectores): molculas heteropolares. cido sulfrico. Fundentes de slice. Oxgeno presente en el aire. Cobre de pureza 99.99%+.

EQUIPOS Trituradoras o quebrantadoras de quijada o excntricas. Molinos de barras. Celdas de flotacin. Tanques recolectores. Espesadores grandes. Filtros de vaco rotatorios. Horno de reverbero. Calderas. Convertidor cilndrico Peirce-Smith. Can de fundente. Horno Asarco.

3. 3.1.1 3.1.2 MTODOSCasi el 90% del cobre que se produce en el mundo proviene de los minerales de sulfuro. stos no se tratan fcilmente con los mtodos hidrometalrgicos (no se lixivia con facilidad) de manera que la mayor parte de la extraccin es mediante tcnicas pirometalrgicas.

FIGURA N5PROCESOS PRINCIPALES DE LA EXTRACCIN DE COBRE A PARTIR DE MENAS DE SULFURO.

FUENTE: El Cobre, metalurgia extractiva.Biswas, A., & Davenport, W.

3. 1 2 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 A. REDUCCIN DEL TAMAO

El aislamiento de los minerales de cobre en forma de concentrado requiere que la mena sea triturada y molida finamente de que los granos de dichos minerales se libren de los granos de los otros minerales. Las dos razones para la existencia de un tamao ptimo de partcula son[footnoteRef:9]: [9: Biswas, A., & Davenport, W. El Cobre, metalurgia extractiva. Mxico: Ed. Limusa.Primera edicin, 1993.]

a) Las partculas excesivamente grandes provocan que los minerales de cobre se disimulen (entrelacen) en los minerales de la ganga, con lo que evitan la flotacin.b) Las partculas excesivamente finas tiendan a formar una lama, la cual cubre los minerales de cobre y disminuye la eficiencia con la cual flotan. Lo anterior puede ser un problema grave si los minerales de la mena estn finamente diseminados.

La liberacin de los granos del mineral requiere normalmente una molienda hasta un tamao en el cual todas las partculas sean menores de 100 de dimetro. La formacin de lama comienza a interferir en la flotacin cuando el nmero de partculas debajo de 10 llega a ser apreciable.

La reduccin de tamao se realiza en dos etapas:

a) Trituracin de las grandes piezas de mineral durante la cual la mayor parte se efecta aplicando fuerzas de comprensin en las trituradoras o quebrantadoras de quijada o excntricas.b) Molienda en hmedo de las partculas trituradas en molinos de barras y de bolas, mediante los cuales todas las fuerzas de abrasin, impacto y comprensin contribuyen a quebrar la mena. La variable de operacin principal para determinar la finura de la molienda es el nmero de veces que la mena pasa por los molinos.

B. CONCENTRACIN POR FLOTACIN (POR ESPUMAS) La herramienta indispensable en el beneficio de menas es el proceso de flotacin de espuma. Los principios de la flotacin en espuma son los siguientes:

a) Los minerales sulfurados normalmente se humedecen por el agua pero pueden ser acondicionados con reactivos que los volvern repelentes al agua (hidrofbicos).b) Esta hidrofobicidad puede ser creada en minerales especficos dentro de una pulpa agua-mena.c) Los choques entre las burbujas de aire y los minerales que se han hecho hidrofbicos darn por resultado la unin entre las burbujas y dichos minerales.d) Las partculas de mineral no acondicionadas (hmedas) no se unirn a las burbujas de aire.Por consiguiente, la flotacin en espuma como se aplica a las menas de cobre consiste en:a) El acondicionamiento de la pulpa de mena para hacer hidrofbicos los minerales de cobre sin afectar a los otros minerales.b) El paso ascendente de una corriente dispersa de burbujas de aire a travs de la pulpa.Estos procedimientos ocasionan que los minerales de cobre se adhieran a las burbujas con las cuales se elevan hasta la superficie de la celda de flotacin. Los otros minerales se quedan atrs y abandonan la celda a travs de un sistema de descarga. La parte final del proceso de flotacin es la creacin de condiciones que provocan que las burbujas formen una espuma de corta vida, suficiente para que alcancen la superficie de la pulpa. Esto evita que las burbujas revienten durante el recorrido lo cual provocara la cada de las partculas del mineral de cobre y, en cambio, permite que la espuma portadora de cobre se derrame en las celdas. La espuma se recoge en una serie de canales prximos a las celdas de flotacin, donde se reduce de volumen y fluye hacia un tanque recolector. Esta espuma, despus de eliminar el agua, constituye el concentrado de cobre.Los reactivos (colectores) que cranlas superficies hidrofbicas sobre los minerales de sulfuro casi siempre consiste en molculas heteropolares las cuales tienen un extremo polar (cargado) y un extremo no polar (hidrocarburo). Estas molculas tienden a unir su extremo polar a la superficie de mineral (la cual es de por s polar), dejando el extremo de hidrocarburo no polar extendido hacia afuera. Esta orientacin es la que imparte el carcter hidrofbico a las superficies del mineral acondicionado.Los productos de la flotacin contienen de 60 a 80% en peso de agua, la mayor parte de la cual debe ser eliminada antes de que el concentrado pueda ser transportado o fundido. La mayor parte de esta deshidratacin se efecta por asentamiento en reposo en espesadores grandes. Los slidos se asientan bajo la influencia de la gravedad hasta el fondo del espesador de donde se raspan para enviarlos hacia una descarga central por un rastrillo que gira lentamente.

Los slidos que salen de los espesadores todava contienen de 30 a 40% en peso de agua la cual finalmente disminuye hasta 8 o 10% en peso en filtros de vaco rotatorios. Entonces el concentrado est listo para su transporte y fundicin.

C. TOSTACIN DE CONCENTRADOS DE COBRE

La tostacin, como se realiza en la extraccin del cobre, es una oxidacin parcial de los concentrados de sulfuro de cobre con aire. Esta operacin depende del mtodo de extraccin de cobre que siga posteriormente:

Extraccin pirometalrgica: A menudo la tostacin se practica previamente a la fundicin en horno de reverbero y en horno elctrico. En este caso los objetivos son: Utilizar el calor de la tostacin para secar y calentar la carga antes de ser introducida al horno de fundicin. Aumentar la concentracin de cobre en el producto de fundicin, o sea en la mata lquida.En el proceso de tostacin se usan tostadores de hogar y de lecho fluidificado, siendo el ltimo la unidad ms moderna. La tostacin para la extraccin de cobre se lleva a cabo entre 500 y 700C. Normalmente es autgena pero si los concentrados estn excesivamente hmedos se puede requerir combustible de hidrocarburos. Procesos qumicos en la tostacin:Las reacciones principales durante la tostacin son la oxidacin de los sulfuros de hierro y cobre para obtener sulfatos y xidos. 1. Descomposicin de los sulfuros superiores bajo el efecto de alta temperatura en ausencia del oxgeno.La descomposicin de la calcopirita se efecta segn la reaccin Fe7S8 FeS + 1/2S2(Se elimina el 12.5% de azufre)Estas reacciones comienzan a la temperatura de 630C y se terminan a 850-1000C.2. Oxidacin de los sulfuros por el oxgeno del aire: 2FeS2 + 11/2 O2 Fe2O3 + 4SO2 + 183kcal 2FeS + 7/2 O2 Fe2O3 + 2SO2 + 220kcal Fe7S8 + 53/2 O2 7Fe2O3 + 16SO2 + 1680kcal CuFeS2 + 6 O2 Fe2O3 + Cu2O + 4SO2 + 427kcal Cu2S + 1/2O2 Cu2O + SO2 + 90.8kcalEl azufre segregado durante la descomposicin de los sulfuros se oxida segn la reaccin: S2 + 2 O2 2SO2 + 140kcal3. Algunas menas y concentrados pueden contener el carbonato de calcio CaCO3 , el carbonato de magnesio MgCO3 y otros[footnoteRef:10]; CaCO3 se contiene en la caliza que se agrega como fundente. Durante la tostacin el carbonato de calcio, por ejemplo, se descompone segn la reaccin: [10: Herenguel, J. Metalurgia especial, el cobre y sus aleaciones. URSS: Ed. Mir. 1974.]

CaCO3 CaO + CO2 -42.52kcal Por las reacciones expuestas anteriormente los sulfuros de cobre se oxidan formando el xido cprico (CuO) y los sulfuros de hierro se oxidan formando el xido frrico (Fe2O3).CuFeS2 + 4O2 CuSO4 + FeSO42CuS + 7/2 O2 CuO + CuSO4 + SO2CuFeS2 + 13/2O2 2 CuO + Fe2O3 + 4 SO2

D. FUNDICIN DE MATA EN HORNO DE REVERBERO

La fundicin en reverbero es un proceso continuo. El horno se calienta continuamente y la mata y la escoria se produce continuamente a partir de la carga slida. Los slidos se cargan de manera intermitente a lo largo de las paredes laterales donde forman bancos que sirven como depsitos para una fundicin continua; la mata y escoria se sangran intermitentemente desde lugares separados a medida que se forman aumentan dentro del horno[footnoteRef:11]. [11: Biswas, A., & Davenport, W. El Cobre, metalurgia extractiva. Mxico: Ed. Limusa.Primera edicin, 1993.]

MATERIAS PRIMAS Y PRODUCTOSLas materias primas principales de la fundicin en reverbero son los concentrados o calcinador y fundentes de slice. Los otros materiales como el cobre cementado hidrometalrgico y los polvos procedentes de la combustin tambin se cargan. La escoria fundida del convertidor se puede considerar como materia prima.Los productos principales son la mata lquida de 35 a 45% de Cu, 1150C) la cual se enva a la conversin y la escoria lquida (de 0.3 a 0.8% de Cu, 1200C) que se desecha.Un tercer producto es el gas efluente (1250C) del proceso. Este gas se origina principalmente de la combustin del gas de hidrocarburos con aire, pero tambin contiene SO2 (de 0.5% a 2% de volumen) proveniente de la oxidacin de parte de la carga de azufre

Las dos principales funciones del proceso son:a) La fundicin, en la cual la carga slida se funde para formar mata y escoria.b) El asentamiento, durante el cual la mata se separa de la escoria y se sedimenta.La fundicin requiere la mayor parte de la entrada de calor y de aqu que la mayora de la carga se coloque a lo largo de las paredes laterales en la primera mitad del horno.El calor para fundir y mantener las temperaturas de los lquidos (de 1150C a 1250C) lo proporciona la combustin de petrleo gas natural o carbn pulverizado en los quemadores situados en un extremo del horno. La flama y los gases calientes provenientes de la combustin se inyectan en toda la longitud del horno de manera que transfieran tanto calor como sea posible a la carga slida y al bao de mata y escoria. Los gases dejan al horno a una temperatura alrededor de 1250C a 1300C y pasan por un sistema de calderas de calor residual para recuperar la energa.E. CONVERSIN DE LA MATA DE COBRE

La mata fundida proveniente de la fundicin contiene cobre, hierro y azufre como sus componentes principales y hasta un 3% de oxgeno disuelto. Adems, sta contiene cantidades menores de metales como impureza (por ejemplo, As, Sb, Bi, Pb, Ni, Zn y metales preciosos) los cuales se encontraban en el concentrado original y no se eliminaron durante la fundicin. Esta mata se carga en estado fundido (1100C) a un convertidor para su transformacin a cobre blster.

El propsito de la conversin es eliminar el hierro, azufre y otras impurezas de la mata produciendo as un cobre metlico lquido en forma de cobre blster (no refinado 98.5 a 99.5% de Cu). Esto se logra al oxidar la mata fundida a una temperatura elevada, de 1150 a 1250C, con aire. El cobre blster producido posteriormente se refina trmicamente y se electrorrefina para producir un cobre de pureza alta (>99.99% de Cu).

La conversin de la mata de cobre se lleva acabo casi universalmente en el convertidor cilndrico Peirce-Smith. La mata fundida se carga al convertidor por una gran abertura o boca y se inyecta aire al interior de la mata por toberas situadas a lo largo del convertidor. Los productos del convertidor con la escoria y el cobre blster. Esto se presenta en diferentes etapas del proceso donde la mata y escoria se vierten en forma separada por la boca del convertidor al girarlo alrededor de su eje. Durante la conversin tambin se producen volmenes grandes de gases calientes que contienen SO2, los cuales se colectan por medio de una campana ajustable sobre el convertidor. Los gases que contienen de 5 a 15% de SO2 y en muchos casos el SO2 se elimina de stos como cido sulfrico. Sin embargo, se escapa ligeramente el SO2 a la atmsfera durante las operaciones de carga y vaciado. Las reacciones de conversin son exotrmicas y el proceso es autgeno.

La conversin se lleva a cabo en etapas distintas tanto qumica como fsicamente en las cuales se necesita la inyeccin de aire al interior de la fase sulfuro fundido.

La etapa formadora de escoria en la cual el FeS se oxida a FeO, Fe3O4 y gas SO2. Las temperaturas de fundicin de los xidos FeO y Fe3O4 son 1385C y 1597C, respectivamente, y el fundente de slice se agrega durante esta etapa por medio de un can de fundente para que se combine con el FeO y parte del Fe3O4 como escoria lquida. 2FeS + 3O2 + SiO2 ---> 2FeO.SiO2 + 2SO2 Aire fundente escoria

La inyeccin de aire en las matas fundidas Cu2S.FeS da por resultado la oxidacin preferencial del FeS a FeO y Fe3O4. Cualquier Cu2O que se forme se vuelve a sulfurar hasta transformar a Cu2S por la reaccin:

FeS(l) + Cu2O (l,escoria) ---> FeO(l, escoria) + Cu2S(l)G(1 200C) = - 30 000 kcal/(Kg-mol de FeS)

Tambin es posible que se produzca cobre metlico lquido durante la etapa formadora de escoria, pero ste vuelve a formar sulfuros con el FeS segn la reaccin:

FeS(l) + 2Cu (l) + O2 ---> Cu2S(l) + FeO(l, escoria) G(1 200C) = - 43 000 kcal/(Kgmol de FeS)-1

CONDICIONES FINALES DE LA ETAPA FORMADORA DE ESCORIA

Escoria fundida: Fayalita (2FeO.SiO2), con 10 a 20% de magnetita slida (saturada) y hasta 15% de cobre disuelto y arrastrado mecnicamente.

Mata fundida: principalmente Cu2S con menos de 1% de FeS.

Fuente: Fabricando Made in Spain

Aqu se sacara un tubo con las dimensiones de este molde.

FIGURA 18: MOLDE

Fuente: Fabricando Made in SpainMientras se va alimentando el horno se puede producir barras de bronce en grandes proporciones hasta por das. Se puede hacer un metro de tubo en aproximadamente 30 minutos a 45 minutos.

FIGURA 19: COLADA CONTINUA

A.1 GLOSARIO

PIROMETALRGIA: Rama de lametalurgiaextractiva en la que se emplean procesos para obtencin y refino orefinacindemetalesutilizando calor, como en el caso de lafundicin. MENA DE COBRE: Roca de la cual por medio de la extraccin, el enriquecimiento y la fusin se puede obtener cobre. HIDRFOBO: Sustancia que es repelida por el agua o que no se pueden mezclar con ella. FLOTACIN: Laflotacines un proceso fisicoqumico de tres fases (slido-lquido-gas) que tiene por objetivo la separacin de especies minerales mediante la adhesin selectiva de partculas minerales a burbujas de aire. COLECTOR: Reactivos de flotacin cuyas acciones principales son inducir e inhibir hidrofobicidad de las partculas y darle estabilidad a la espuma formada. HORNO DE REVERBERO: Es la unidad ms ampliamente usada para la fundicin o fusin de matas. Es un horno de hogar calentado por combustible en el cual los concentrados o los productos calcinados del tostador se funden para producir capas separadas de mata y escoria lquidas. AUTGENO: Queseoriginaoengendraasmismo. ESCORIA: Subproductode lafundicinde lamenapara purificar losmetales. Se pueden considerar como una mezcla dexidosmetlicos; sin embargo, pueden contenersulfurosde metal ytomosde metal en forma de elemento. CALDERA: Mquinao dispositivo de ingeniera diseado para generar vapor. Estevaporse genera a travs de unatransferencia de calorapresinconstante, en la cual el fluido, originalmente en estadolquido, se calienta ycambia su fase. FUNDENTE: Producto qumico para aislar del contacto del aire, disolver y eliminar los xidos que pueden formarse y favorecer el mojado del material base por el metal de aportacin fundido, consiguiendo que el metal de aportacin pueda fluir y se distribuya en la unin. ELECTRORREFINACIN: La electrorrefinacin es un proceso de purificacin de metales que se lleva a cabo en celdas electrolticas y consiste en la aplicacin de corriente elctrica, para disolver el metal impuro. De esta manera es obtenido el metal ms puro posible, con un 99,99% de pureza, lo que permite su utilizacin como conductor elctrico. COBRE BLSTER: Es el cobre impuro proveniente de los hornos convertidores en el proceso pirometalrgico del cobre. Debido a su apariencia ampollosa, producto del aire inyectado en los convertidores, se le Ilama blster. Contiene un 99,30% de cobre fino. COBRE ELECTROLTICO: Cobre que se obtiene al refinar por proceso de electrlisis el cobre refinado a fuego. Debe tener un mnimo de 99,90% de cobre (incluida la plata) y una mnima conductividad elctrica en estado de recocido de 100%. La forma comercial tiene el nombre de ctodo. TOBERA: Dispositivo que convierte la energa trmica y de presin de un fluido (conocida comoentalpa) en energa cintica. Como tal, es utilizado en turbomquinas y otras mquinas, comoinyectores, surtidores, propulsin a chorro, etc. CELDA ELECTROLTICA: Consta de un lquido conductor llamado electroltico adems de dos electrodos de composicin similar. La celda como tal no sirve como fuente de energa elctrica, pero puede conducir corriente desde una fuente externa denominada accin electroltica. REFINERA: Industria que destila una materia prima para obtener productos de mayor valor agregado que se comercializan en el mercado. MAGNETITA: Lamagnetita(o piedra imn) es unmineraldehierroconstituido por Fe3O4. ELECTRODO: Unelectrodoes unconductor elctricoutilizado para hacer contacto con una parteno metlicade uncircuito, por ejemplo unsemiconductor, unelectrolito, elvaco(en unavlvula termoinica), un gas (en unalmpara de nen), etc. NODO: Una de las formas en que se moldea el cobre refinado a fuego. Es de una pureza de alrededor de 99,6% de cobre fino, y an contiene metales nobles (oro, platino) por lo que se Ileva a la refinera electroltica para refinar por electrlisis. En la celda electroltica el nodo es el polo positivo. HOJAS DE ARRANQUE : Ctodo de cobre puro 99,99%, electrodoque tiene una carga negativa el cual sufre unareaccindereduccin, mediante la cual un material reduce suestado de oxidacinal recibirelectrones. PLASTOCIANINA:Es unacuproprotenainvolucrada en lacadena de transporte de electrones. Es una protena monomrica con unpeso molecularde alrededor de 10,5KDay 99aminocidosque se encuentra en la mayora de lasplantas, su nombre se debe a que se localiza en los cloroplastos y por su color azul en la forma oxidada. MAQUINABILIDAD: La maquinabilidad es una propiedad de los materiales que permite comparar la facilidad con que pueden ser mecanizados por arranque de viruta. BURNT LIME: Cal viva. REMANENTE: Es algo que sobra, puede asociarse este concepto a la idea de excedente. FLOCULACIN: Es un proceso qumico mediante el cual, con la adicin de sustancias denominadas floculantes, se aglutinan las sustancias coloidales presentes en el agua, facilitando de esta forma su decantacin y posterior filtrado. QUELANTE: Un quelante, o secuestrante, o antagonista de metales pesados, es una sustancia que forma complejos con iones de metales pesados. A estos complejos se los conoce como quelatos, palabra que proviene de la palabra griega chele que significa "garra". FLEJADAS: Envueltas por tiras en forma de cinta. MULTIFILARES: Hilos compuestos de mltiples hebras. EXTRUSIN: Es un proceso utilizado para crear objetos con seccin transversal definida y fija. TREFILADO: Se le llama al proceso de adelgazamiento del cobre a travs del estiramiento mecnico. PERIFERIA: Lmite externo o exterior. CORROSIN: Se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroqumico por su entorno BILLETS: Lingotes de metales. TRANSFORMADORES: Se denomina transformador a un dispositivo elctrico que permite aumentar o disminuir la tensin en un circuito elctrico de corriente alterna. CATENARIAS: La lnea area de alimentacin que transmite energa elctrica. CENTRFUGAS: Es una mquina que pone en rotacin una muestra. ORNAMENTACIN: Conjunto de cosas que sirven de adorno en un lugar. REVESTIMIENTOS: Es una capa de un material especfico que se utiliza para la proteccin. RADIADORES: Se conoce por radiador al dispositivo que permite intercambiar calor entre dos medios. DISIPADORES: Es un instrumento que se utiliza para bajar la temperatura de algunos componentes electrnicos. ESPECTRMETRO: Es un aparato capaz de analizar el espectro de frecuencias caracterstico de un movimiento ondulatorio. Se aplica a variados instrumentos que operan sobre un amplio campo de longitudes de onda. MATRIZ: Es un molde metlico permanente. REFRIGERACIN: Es un proceso que consiste en bajar o mantener el nivel de calor de un cuerpo o un espacio. PROBETERO: Sirve para poder sacar una muestra de la fundicin para llevarla a analizarla MATERIAL REFRACTARIO: Los materiales refractarios deben mantener su resistencia y estructura a altas temperaturas, resistir los choques trmicos, ser qumicamente inertes, presentar una baja conductividad trmica y un bajo coeficiente de dilatacin. MOLDEO: En el proceso de moldeo se funde un slido, el cual se calienta y se trata para conferirle una determinada composicin qumica. Posteriormente, la materia fundida (metlica generalmente) se vaca en una cavidad, o molde, adquiriendo durante la solidificacin la forma del mismo. TRACCIN: Al esfuerzo interno a que est sometido un cuerpo por la aplicacin de dos fuerzas que acten en sentido opuesto, y tienden a estirarlo. CASQUILLO: Se llama casquillo a una pieza generalmente de acero, bronce o plstico, con forma tubular, que est mecanizada en su interior y exterior y tiene una tolerancia ajustada para insertarla en otra pieza donde tendr diferentes aplicaciones CRISOL: Es una cavidad en los hornos que recibe el metal fundido. El crisol es un aparato que normalmente est hecho de grafito con cierto contenido de arcilla y que puede soportar elementos a altas temperaturas, ya sea el oro derretido o cualquier otro metal, normalmente a ms de 500C.

A.2 PIROMETARLURGIASELECTIVIDAD EN LA FLOTACINLa flotacin siempre se efecta por etapas; el propsito de cada una depende de los tipos de minerales en la mena. Por ejemplo, en una mena de sulfuro Cu-Ni, la primera etapa debe ser la flotacin de un concentrado masivo Cu-Ni y la segunda etapa puede ser la flotacin selectiva de los minerales de cobre a partir de este concentrado masivo Cu-Ni. Por supuesto, que se deben emplear reactivos diferentes para efectuar estas dos separaciones diferentes.La operacin de flotacin en espuma ms simple es la separacin de los minerales sulfurados a partir de los minerales de xido de la ganga (roca caliza, cuarzo, etc.). sta se lleva a cabo usando colectores los cuales, cuando se disuelven en la pulpa mena-agua, se unen de preferencia a los sulfuros. Estos colectores tienen normalmente un grupo portador de azufre en su extremo polar, el cual enlaza a los minerales de sulfuro pero ignora a las superficies de los xidos.El ms conocido de los colectores de sulfuro son los xantatos de sodio y potasio.El lquido de la pulpa de flotacin se deja salir del espesador en un punto lo ms alejado que sea posible del rea de alimentacin. A menudo este lquido se recicla para volver a ser en la molienda y circuitos de flotacin.FLOTACIN DIFERENCIALLa separacin de diferentes minerales sulfurados por ejemplo la calcopirita de la pirita, es de alguna manera ms compleja. Se basa en la modificacin de las superficies de los diferentes minerales sulfurados de modo que el colector se adhiere especficamente al mineral que uno quiera que flote, en este caso la calcopirita.Para la cual el potencial terico reversible, o sea, la diferencia entre los potenciales de electrodo es cero.

FUNDICIN DE MATA EN HORNO DE REVERBEROEl horno de reverbero es la unidad ms ampliamente usada para la fundicin o fusin de matas. Es un horno de hogar calentado por combustible en el cual los concentrados o los productos calcinados del tostador se funden para producir capas separadas de mata y escoria lquidas. Las dimensiones de los hornos de reverbero varan considerablemente, pero los hornos modernos ms comunes son de 33m de largo (interior), 10m de ancho y 4m de alto (del hogar a la bveda). Los hornos de estas dimensiones tienen una produccin del orden de 500 a 800 toneladas de mata (de 35 a 45% de Cu) y 300 a 900 toneladas de escoria por da. Una fundidora normalmente tiene entre uno y tres de estos hornos. El horno de reverbero tambin se usa para recuperar el cobre de la escoria fundida y reciclada proveniente del vertedor.

CONVERSIN DEL COBREEn las operaciones industriales, la mata se agrega al convertidor en dos o ms etapas, seguida cada etapa por la oxidacin de gran parte del FeS de la carga. La escoria resultante se vierte del convertidor despus de cada etapa de oxidacin y se agrega nuevamente mata. En esta forma, la cantidad de cobre (como mata) dentro del convertidor aumenta poco a poco hasta que existe suficiente para una inyeccin formadora de cobre final. En este punto, el FeS en la mata se reduce hasta alrededor de 1%, se elimina una escoria final y el metal blanco resultante (Cu2S impuro) se oxida hasta cobre blster. El proceso de conversin termina cuando el xido de cobre comienza a presentarse como cobre lquido

ELECTRORREFINACINPrincipios de la refinacin electroltica del cobreLa aplicacin de un potencial elctrico entre un nodo de cobre (electrodo positivo) y un ctodo de cobre (electrodo negativo), ambos sumergidos en una celda que contenga una solucin de sulfato de cobre acidificada, origina que tengan lugar las reacciones y procesos siguientes:

a) El cobre del nodo se disuelve electroqumicamente dentro de la solucin, es decir:Cu nodo Cu2+ + 2e-E = +0.34V

Con lo que se producen cationes de cobre ms electrones.

b) Los electrones producidos son conducidos hacia el ctodo a travs del circuito y suministro de energa externo.c) Los cationes Cu2+ en la solucin emigran por difusin y conveccin hacia el electrodo negativo (ctodo).d) Los electrones y los iones Cu2+ se recombinan en la superficie del ctodo para producir cobre metlico que se deposita sobre el ctodo, es decir:Cu2+ + 2e- Cu E = +0.34V

Los efectos finales son la disolucin electroqumica del cobre del nodo; la emigracin de electrones y iones de cobre hacia el ctodo; y el depsito de cobre sobre la superficie del ctodo. La reaccin electroqumica total es la suma de las reacciones, es decir:Cu Cu

CONTROL DE LOS PROCEDIMIENTOS DE REFINACIN

Los factores tcnicos ms importantes en la electrorrefinacin son:a) Pureza del ctodo.b) Produccin.c) Consumo de energa por toneladas de ctodo.

Las variables ms importantes que determinan estos parmetros son:a) La cantidad del nodo (uniformidad en la forma y peso).b) Condiciones del electroltico (pureza, temperatura, velocidad de circulacin).c) Densidad de corriente del ctodo.

El control del espaciamiento entre los electrodos y la prevencin de cortos circuitos tambin son importantes.

FUNDICIN Y VACIADOComo con todos los hornos de cuba, la unidad Asarco acta como intercambiador de calor en contra corriente. Por lo tanto, tiene las caractersticas de rpida velocidad de transferencia de calor, alta eficiencia trmica y alta productividad.

A.3 PRECAUCIONES SANITARIAS DEL COBRE

A pesar de que el cobre es unoligoelementonecesario para la vida, unos niveles altos de este elemento en el organismo pueden ser dainos para la salud. La inhalacin de niveles altos de cobre puede producir irritacin de las vas respiratorias. La ingestin de niveles altos de cobre puede producir nuseas, vmitos y diarrea. Un exceso de cobre en la sangre puede daar el hgado y los riones, e incluso causar la muerte. Ingerir por va oral una cantidad de 30 g de sulfato de cobre es potencialmente letal en los humanos.Para las actividades laborales en las que se elaboran y manipulan productos de cobre, es necesario utilizar medidas de proteccin colectiva que protejan a los trabajadores. El valor lmite toleradoes de 0,2mg/m para el humo y 1mg/m para el polvo y la niebla. El cobre reacciona con oxidantes fuertes tales comocloratos,bromatosyyoduros, originando un peligro de explosin. Adems puede ser necesario el uso deequipos de proteccin individualcomoguantes,gafasymascarillas. Adems puede ser recomendable que los trabajadores se duchen y se cambien de ropa antes de volver a su casa cada da.LaOrganizacin Mundial de la Salud(OMS) en suGua de la calidad del agua potablerecomienda un nivel mximo de 2mg/l. El mismo valor ha sido adoptado en laUnin Europeacomo valor lmite de cobre en elagua potable, mientras que enEstados Unidosla Agencia de Proteccin Ambiental ha establecido un mximo de 1,3mg/l. El agua conconcentracionesde cobre superiores a 1mg/l puede ensuciar la ropa al lavarla y presentar un sabor metlico desagradable.LaAgencia para Sustancias Txicas y el Registro de EnfermedadesdeEstados Unidosrecomienda que, para disminuir los niveles de cobre en el agua potable que se conduce portuberasde cobre, se deje correr el agua por lo menos 15 segundos antes de beberla o usarla por primera vez en la maana.

Las actividades mineras pueden provocar la contaminacin de ros y aguas subterrneas con cobre y otros metales durante su explotacin as como una vez abandonada la minera en la zona. El color turquesa del agua y las rocas se debe a la accin que el cobre y otros metales desarrollan durante su explotacin minera1

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