Analizar Los Procesos Para La Obtención Del Cobre

El cobre es un mineral metálico básico que no se encuentra en estado de puro en la naturaleza. Existen varios tipos de yacimientos del llamado “mineral rojo”, que han sido divididos de acuerdo a sus procesos geológicos  Los más comunes son originados por la disolución del cobre en las aguas termales que fluyen desde los magmas y que son dirigidas hacia la superficie de la tierra a través de grietas o fracturas de las rocas. Este tipo de yacimiento se caracteriza por la presencia del llamado cobre oxidado en vetas de mineral de alta ley. 

Existen también los yacimientos de cobre tipo porfírico, muy abundantes en la Cordillera de Los Andes. Se originan por el ascenso de rocas fundidas cuando la placa oceánica se introduce debajo de la continental. También son de naturaleza sulfurada, pero su ley es más baja. 

Proceso de chancado

Es proceso mediante el cual se reduce el tamaño de las rocas mineralizadas triturándolas en equipos llamados chancadoras y molinos. El material extraído pasa por chancador primario, secundario y terciario, hasta llegar a tamaños de menos de ½ pulgada. 

Cuando hacemos referencia a la etapa de chancado es hablar sobre un equipo eléctrico, donde intervienen elementos que trituran la roca mediante movimientos vibratorios; es decir, que rompe y reduce el volumen del objeto en una serie de partículas más pequeñas o compactas, con la finalidad de obtener un material mucho más fino.

Cabe contar que, los chancadores son alimentados por la parte superior y descargan el mineral chancado por su parte inferior a través de una abertura graduada de acuerdo al diámetro que se necesita. Todo el manejo del mineral en la planta se realiza mediante correas transportadoras, desde la alimentación proveniente de la mina hasta la entrega del mineral chancado a la etapa consiguiente. 

Proceso de molienda

El proceso de molienda se refiere a una disminución mayor de las partículas a través del uso de grandes equipos giratorios o molinos de forma cilíndrica, en dos formas diferentes: molienda convencional y molienda (SAG) – donde se usan las esferas de molienda, las cuales encontramos en diversos tamaños y aleaciones. 

En esta fase, al material mineralizado se le añade agua, en cantidades idóneas para formar un fluido lechoso, y los reactivos indispensables para realizar el siguiente proceso. 

A estos procesos de disminución de tamaño se les denomina conminución. Así, dicho proceso tiene como objetivo principal liberar y concentrar las partículas del mineral que se localizan en forma de sulfuros en las rocas mineralizadas, de manera que se pueda dar paso a la siguiente fase de flotación, que es el desprendimiento de los minerales sulfurados. 

Proceso de flotación

Este procedimiento permite consolidar el cobre de la pulpa de material mineralizado que viene del proceso de molienda. En las celdas de flotación se hace borbotar oxígeno desde el fondo de manera que las partículas y moléculas de cobre presentes en la pulpa se anexen a las burbujas de aire y así ascienden con ellas y se aglomeran en una espuma. La espuma pasa hacia canaletas que bordean las celdas y que la llevan al proceso de decantación.

Los principios básicos en que se fundamenta el proceso de la flotación son los siguientes:

• La hidrofobicidad del mineral que permite que se puedan anexar las partículas sólidas a las burbujas de aire. 
• La formación de una espuma estable sobre la superficie del agua que permite conservar las partículas sobre la superficie. 

Para instaurar estos principios se requiere la añadidura de reactivos químicos al sistema. Estos reactivos de flotación son los colectores, depresores, activadores y modificadores, cuyas acciones principales son inducir e inhibir hidrofobicidad de las partículas y darle solidez a la espuma formada. 

Las partículas minerales hidrofóbicas tienen la capacidad de anexarse a la burbuja, en tanto que las hidrofílicas, como la ganga, no se anexan. La superficie hidrofóbica presenta afinidad por la fase gaseosa y rechaza la fase líquida, mientras que la superficie hidrofílica tiene afinidad por la fase líquida. 

Proceso de fundición

El proceso de fundición va desde la entrada y distribución del concentrado de cobre hasta la elaboración de ánodos de 99,6 a 99,7%. La finalidad de la fundición es separar en el concentrado de cobre otros minerales e impurezas. Para esto el concentrado de cobre se funde en hornos de reverbero desde donde se consigue la escoria y el eje (o mata) que contiene 45% a 48% de cobre. El eje o mata es llevado a los hornos convertidores donde se excluye el azufre y el fierro obteniéndose metal blanco que contiene hasta un 75% de cobre. El metal blanco es llevado a un proceso de conversión que mediante el mismo se obtiene el cobre blister que tiene un 96% de Cu. Finalmente, el metal es llevado al proceso de pirorrefinación donde se consigue el cobre anódico que contiene 96,6 a 96,7% de Cu. [6]

En esta fase o etapa , el concentrado obtenido es expuesto a elevadas temperaturas para ser fundido y así apartar el cobre de otros minerales e impurezas. Quedan atrás los baños de burbujas en las celdas de flotación y entran a escena los hornos y el fuego para obtener un cobre de superior pureza.

Proceso de Electrorefinación

Es la disipación electroquímica de los ánodos impuros de cobre, para posibilitar que el metal se almacene en forma selectiva y con máxima pureza sobre cátodos de cobre. 

La aplicación de un potencial eléctrico entre un ánodo y catado de cobre, sumergidos en una celda que contenga una solución de sulfato de cobre ácida, genera que tengan lugar las siguientes reacciones y procesos:

• El cobre del ánodo se disuelve electroquímicamente dentro de la solución con lo que se generan cationes de cobre, más electrones. 
• Los electrones producidos por la reacción, son dirigidos hacia el cátodo a través del circuito y suministro de energía externo. 
• Los cationes Cu2+ en la solución, emigran por difusión y convección hacia el electrodo negativo (cátodo). 
• Los electrones y los iones Cu2+ se recombinan en la superficie del cátodo para generar el cobre metálico que se alamcena sobre el cátodo. 

Proceso de lixiviación

Es el proceso hidrometalúrgico mediante el cual se produce la disolución de un elemento desde el mineral que lo contiene para ser regenerado o recuperado en fases posteriores mediante electrólisis. Este proceso se emplea a las rocas que contienen minerales oxidados, ya que éstos son sencillamente atacables por los ácidos. En la lixiviación del cobre se utiliza una solución de ácido sulfúrico (H2SO4).

En la lixiviación se reponen especies útiles desde una fase líquida, correspondiente a la sustancia o una sal de esta en disolución acuosa. Los minerales que usualmente son lixiviados son aquellos menos oxidados (óxidos, carbonatos, sulfatos, silicatos, etc.)

Proceso de eletroobtención

Es el proceso electrometalúrgico que se genera o elabora en celdas electrolíticas, donde se establecen alternadamente un ánodo (placa de plomo o de acero inoxidable) y cátodos (placa de acero inoxidable) dentro de la solución electrolítica anticipadamente concentrada. Las placas metálicas están enlazadas formando un circuito en que la corriente ingresa por los ánodos, viaja a través del electrolito y se retira por los cátodos. El proceso o fase se realiza mediante la aplicación de una corriente eléctrica de baja intensidad, la cual provoca que los cationes de Cu, de carga +2 (Cu+2) sean atraídos hacia el polo negativo o cátodo y se almacenen sobre éste en forma metálica y de carga cero (Cu0), con una pureza de 99,99% cobre. [9]

1. La solución electrolítica procedente de la Lixiviación, y que contiene el sulfato de cobre, se desplaza a las denominadas celdas electrolíticas o de electroobtención (especie de pequeñas piscinas). 
2. En estas celdas se colocan en su interior ánodos (+) por donde ingresa la corriente eléctrica y cátodos (-) por donde sale la corriente eléctrica.
3. Luego, en las celdas se hace recorrer una corriente eléctrica de muy baja intensidad entre el ánodo (polo positivo) y el cátodo (polo negativo). 
4. Mediante la electrólisis, los iones de cobre (cationes) presentes en la solución de sulfato de cobre son atraídos por la carga negativa del cátodo y se almacenan en él. 

Proceso de biolixiviación

Estos microorganismos se mantienen o alimentan principalmente de dos elementos que suelen estar presentes en los sulfuros de cobre, azufre y fierro, por lo que naturalmente liberan las partículas de metal de estas impurezas.

Para poder separar estas sustancias, las bacterias diluyen las rocas, es decir, y las convierten en una solución. De ahí proviene el nombre del proceso sea Biolixiviación o Lixiviación biológica.

Por su parte, esta dilución de las piedras es producto de la oxidación que genera la bacteria de los compuestos inorgánicos presentes en las mismas. Esto, porque tal como los seres humanos oxidamos la glucosa para conseguir u obtener energía, este microorganismo hace lo propio con los minerales sulfurados para poder elaborar sus propias células. 

Esta capacidad metabólica de la bacteria es la que admite que al final del proceso o fase obtengamos una solución de sulfato de cobre a partir de la cual se puede rescatar el metal en las clásicas etapas de Extracción por solventes y Electroobtención. 

Referencias

1. M. d. M. d. Chile, «http://www.minmineria.gob.cl/%C2%BFque-es-la-mineria/cobre/%C2%BFque-es-el-cobre/,» [En línea].
2. CODELCO, «https://www.codelcoeduca.cl/codelcoeduca/site/edic/base/port/chancado.html,» [En línea].
3. https://www.rumbominero.com/revista/informes/chancado-y-molienda-en-mineria-paso-previo-hacia-el-material-fino/, RUMBO MINERO.
4. M. d. m. d. Chile, «http://www.minmineria.gob.cl/glosario-minero-f/flotacion/,» [En línea].
5. «https://es.wikipedia.org/wiki/Flotaci%C3%B3n_(proceso),» [En línea].
6. M. d. M. d. Chile, «http://www.minmineria.gob.cl/glosario-minero-f/fundicion/,» [En línea].
7. C. Chile, «https://www.codelcoeduca.cl/codelcoeduca/site/artic/20190109/asocfile/20190109005034/electrorefinacion_media_t__cnico_060119.pdf,» [En línea].
8. M. d. m. d. Chile, «http://www.minmineria.gob.cl/glosario-minero-l/lixiviacion/,» [En línea].
9. M. d. M. d. Chile, «http://www.minmineria.gob.cl/glosario-minero-e/electroobtencion/,» [En línea].
10. CODELCO, «https://www.codelcoeduca.cl/codelcoeduca/site/edic/base/port/biolixiviacion.html,» [En línea].
11. CODELCO, «https://www.codelcoeduca.cl/codelcoeduca/site/edic/base/port/biolixiviacion.html,» [En línea].