Metalurgia Extractiva del Cobre

Metalurgia Extractiva del CobreMetalurgia Extractiva del Cobre

Producción Mundial de Cobre de Producción Mundial de Cobre de MinaMina

Miles de TM de cobre fino 2009 Miles de TM de cobre fino 2009

22EIQ_441 Andrea FredesEIQ_441 Andrea Fredes

Producción Mundial de Molibdeno de Producción Mundial de Molibdeno de MinaMina

Miles de TM de molibdeno finoMiles de TM de molibdeno finoaño 2009año 2009


Producción Mundial de Oro de Producción Mundial de Oro de MinaMina

TM de oro finoTM de oro finoaño 2009año 2009


Producción Mundial de Plata de Producción Mundial de Plata de MinaMina

TM de plata finaTM de plata finaaño 2009año 2009


• Los más grandes yacimientos Los más grandes yacimientos cupríferos son los llamados cupríferos son los llamados yacimientos diseminados. En ellos el yacimientos diseminados. En ellos el cobre se encuentra formando cobre se encuentra formando pequeños gránulos de mineral. Tales pequeños gránulos de mineral. Tales depósitos no contienen más de 1 a 2% depósitos no contienen más de 1 a 2% de cobre.de cobre.

• Las rocas que contienen estos Las rocas que contienen estos minerales de cobre están constituidas minerales de cobre están constituidas por minerales tales como cuarzo, pirita por minerales tales como cuarzo, pirita y óxidos de hierro, aluminio, calcio y y óxidos de hierro, aluminio, calcio y magnesio.magnesio.

Origen de los Yacimientos de Origen de los Yacimientos de CobreCobre


• Minerales sulfuradosMinerales sulfurados Mezclas complejas de súlfuros de cobre y Mezclas complejas de súlfuros de cobre y fierrofierro, ,

combinados con compuestos como el zinc, combinados con compuestos como el zinc, arsénico, antimonio, plata, oro y platino, entre arsénico, antimonio, plata, oro y platino, entre otros.otros.

Calcopirita (Calcopirita (CuFeSCuFeS22)),, Bornita (,, Bornita (CuCu55FeSFeS44), Enargita ), Enargita (Cu(Cu33AsSAsS44). Tetrahedrita (). Tetrahedrita (CuCu33SbSSbS33), Covelita (), Covelita (CuS) CuS) Calcocita (Calcocita (CuCu22S)S), ,

CalcopiritaCalcopirita34,7 %Cu34,7 %CuCalcopiritaCalcopirita34,7 %Cu34,7 %Cu

BornitaBornita63,6%Cu63,6%CuBornitaBornita63,6%Cu63,6%Cu

CalcositaCalcosita79,8%Cu79,8%CuCalcositaCalcosita79,8%Cu79,8%Cu

CovelitaCovelita66,5%Cu66,5%CuCovelitaCovelita66,5%Cu66,5%Cu

EnargitaEnargita48,4%Cu48,4%CuEnargitaEnargita48,4%Cu48,4%Cu



• Minerales oxidadosMinerales oxidados Estos minerales provienen de la descomposición Estos minerales provienen de la descomposición

de los minerales sulfurados primarios debido a la de los minerales sulfurados primarios debido a la acción de aguas cargadas con dióxido de carbono, acción de aguas cargadas con dióxido de carbono, oxígeno, ácido sulfúrico, que actúan sobre los oxígeno, ácido sulfúrico, que actúan sobre los súlfuros para formar carbonatos, óxidos, sulfatos, súlfuros para formar carbonatos, óxidos, sulfatos, silicatos de cobre. silicatos de cobre. Malaquita [CuCOMalaquita [CuCO33·Cu(OH)·Cu(OH)22], ], Azurita [2CuCOAzurita [2CuCO33·Cu(OH)·Cu(OH)22], Cuprita [Cu], Cuprita [Cu22O], O], Crisocola [CuSiOCrisocola [CuSiO33·2H·2H22O], Tenorita [CuO], O], Tenorita [CuO], Atacamita [CuAtacamita [Cu22Cl(OH)Cl(OH)33], Antlerita ], Antlerita [CuSO[CuSO44·2Cu·2Cu((OH)OH)22], Brochantita [CuSO], Brochantita [CuSO44·3Cu·3Cu((OH)OH)66].].

MalaquitaMalaquita57,3%Cu57,3%CuMalaquitaMalaquita57,3%Cu57,3%Cu AzuritaAzurita

55,1%Cu55,1%CuAzuritaAzurita55,1%Cu55,1%Cu

BrochantitaBrochantita56,2%Cu56,2%CuBrochantitaBrochantita56,2%Cu56,2%Cu

AtacamitaAtacamita59,5%Cu59,5%CuAtacamitaAtacamita59,5%Cu59,5%Cu



Mina

Proceso de Concentración de Minerales Procesos

Hidrometalúrgicos

Procesos Pirometalúrgicos

ProcesoElectrometalúrgicoProceso

Electrometalúrgico

Súlfuros Óxidos

Procesos MetalProcesos Metalúúrgicos del rgicos del CobreCobre

Cátodos 99,99% Cu Cátodos 99,99% Cu

ConminuciónConminución


• Objetivo:Objetivo:

Disminuir el tamaño de las rocas Disminuir el tamaño de las rocas mineralizadas triturándolas en Chancadores y mineralizadas triturándolas en Chancadores y Molinos.Molinos.

• ProcesoProceso

El material extraído se pasa secuencialmente El material extraído se pasa secuencialmente por Chancadores Primarios (8”), Chancadores por Chancadores Primarios (8”), Chancadores Secundarios (3”) y Terciarios (<1/2”).Secundarios (3”) y Terciarios (<1/2”).

Luego, a través de molienda, el mineral es Luego, a través de molienda, el mineral es reducido en tamaño a valores del orden de 0,1 reducido en tamaño a valores del orden de 0,1 mm.mm.

ConminuciConminuciónón de Sulfuros de Sulfuros


Chancado Secundario

Chancado Primario

Chancado Terciario

Molienda Húmeda

Clasificación

0,5-2 % Cu

0,1 mm

12-13 mm

ConminuciConminuciónón de Sulfuros de Sulfuros

A Concentración

de Minerales


Concentración de Concentración de Minerales SulfuradosMinerales Sulfurados

ObjetivosObjetivos• Separar los compuestos sulfurados de Separar los compuestos sulfurados de

cobre de la ganga contenida en los cobre de la ganga contenida en los minerales.minerales.

• Proceso:Proceso:

La concentración de minerales de cobre, La concentración de minerales de cobre, mediante el proceso de flotación, permite mediante el proceso de flotación, permite a partir de un mineral con alrededor de 1 a partir de un mineral con alrededor de 1 a 2 % de cobre obtener un concentrado a 2 % de cobre obtener un concentrado de cobre de 20 a 30 % de Cu. de cobre de 20 a 30 % de Cu.


Celdas ScavengerCeldas Scavenger

MoliendaMolienda

Minerales <1 % CuMinerales <1 % Cu

Celdas PrimariasCeldas Primarias Celdas LimpiadorasCeldas Limpiadoras

Modificador pH

Colector

Espumante

3 % Cu3 % Cu 15-20 % Cu15-20 % Cu

10-12 % Cu10-12 % Cu

Colas <0,1 % CuColas <0,1 % Cu

ColectorColector

Espumante

Colector

Espumante

ConcentradoConcentrado

20-30 % Cu20-30 % Cu

Modificador pH CaO

Colectores Xantatos, ditiofosfatos

Espumantes Dowfroth, aceite de pino, MIBC

Depresores Na2S, NaHS

Colector

Proceso de Concentración MineralesProceso de Concentración Minerales

Minerales Sulfurados: Flotación de Cobre

1313

2ª

Concentrado Cu-MoConcentrado Cu-Mo

ROUGHER

1ª LIMPIEZA

SCAVENGER

3ª4ª

5ª

6ª LIMPIEZA

FiltroFiltro

MoSMoS22

Concentrado CuConcentrado Cu

LIXIVIACIÓN

Proceso de Concentración MineralesProceso de Concentración Minerales

Minerales Sulfurados: Flotación de Molibdeno


CONVERTIDOR PEIRCE SMITH

...........

CONVERTIDOR TENIENTE

...............

HORNO ANODICO

SECADOR ROTATORIO

HORNO FLASH

RUEDA DE MOLDEO

ANODO

HORNO DE REVERBERO

TOSTACIÓN

SECADOR ROTATORIO

PROCESOS CONTINUOS Y/O EN

UNA ETAPA

CONCENTRADO DE MINERALES SULFURADOS + FUNDENTES

Procesamiento de Sulfuros de Cobre

Procesos PirometalúrgicosProcesos Pirometalúrgicos


• ObjetivoObjetivoDescomponer químicamente los concentrados Descomponer químicamente los concentrados para obtener metal blanco. para obtener metal blanco.

• ProcesoProceso El proceso de fusión - conversión consiste El proceso de fusión - conversión consiste

principalmente en las siguientes etapas :principalmente en las siguientes etapas :– DescomposiciónDescomposición– FusiónFusión– OxidaciónOxidación– Formación de Metal BlancoFormación de Metal Blanco– Formación de EscoriaFormación de Escoria

Proceso de Fusión-Conversión



• Materias Primas:Materias Primas:

– Sólidos: Sólidos: Concentrado seco, sílice, circulante.Concentrado seco, sílice, circulante.

– Líquidos: Líquidos: PetróleoPetróleo

– Gases: Gases: Aire y oxígeno.Aire y oxígeno.




• Principales Compuestos del Concentrado de Cobre:Principales Compuestos del Concentrado de Cobre:

MgOMgOMagnesitaMagnesita

AlAl22OO33AlAlúúminamina

CaOCaOCalcitaCalcita

SiOSiO22SSíílicelice

CuCu33AsSAsS44EnargitaEnargita

CuCu22OOCupritaCuprita

FeSFeS22PiritaPirita

CuCu22SSCalcosinaCalcosina

CuCu55FeSFeS44

CuSCuSCovelinaCovelina

CuFeSCuFeS22CalcopiritaCalcopirita

BornitaBornita

FFÓÓRMULA QURMULA QUÍÍMICAMICANOMBRENOMBRE




• Productos:Productos:– Fase Metal Blanco: Solución líquida Fase Metal Blanco: Solución líquida

compuesta por una mezcla de súlfuros de compuesta por una mezcla de súlfuros de cobre y de hierro (Cucobre y de hierro (Cu22S y FeS). La S y FeS). La composición es de 62-75% Cucomposición es de 62-75% Cu

– Fase Escoria: Fase Escoria: La escoria de fusión está La escoria de fusión está formada por óxidos provenientes de la formada por óxidos provenientes de la carga y óxidos formados por la oxidación carga y óxidos formados por la oxidación durante el proceso. Está constituida durante el proceso. Está constituida principalmente por FeO, SiOprincipalmente por FeO, SiO22, Fe, Fe33OO44 , CaO, , CaO, AlAl22OO33, MgO., MgO.

– Fase Gaseosa: Formada básicamente por Fase Gaseosa: Formada básicamente por dióxido de azufre (SOdióxido de azufre (SO22), oxígeno (O), oxígeno (O22), ), nitrógeno (Nnitrógeno (N22) y vapor de agua (H) y vapor de agua (H22O)O)




• ReaccionesReacciones de Descomposiciónde Descomposición

La calcopirita (CuFeSLa calcopirita (CuFeS22), se desdobla debido a ), se desdobla debido a la alta temperatura existente en el Horno de la alta temperatura existente en el Horno de Fusión-ConversiónFusión-Conversión

(1200 a 1250 °C).(1200 a 1250 °C).

AzufreAzufreSulfuro de Sulfuro de hierrohierro

CalcosinCalcosinaa

CalorCalorCalcopiritCalcopiritaa

+ + ½½ S S2(g)2(g)+ 2 FeS+ 2 FeS(S)(S)CuCu22SS(S)(S)+ + CalorCalor

2CuFeS2CuFeS22




• DescomposiciónDescomposición

La covelina y la pirita se descomponen La covelina y la pirita se descomponen producto de la inestabilidad que presentan a producto de la inestabilidad que presentan a la temperatura de fusión. la temperatura de fusión.

AzufreAzufreCalcosinaCalcosinaCalorCalorCovelinaCovelina

+ + ½½ S S2 (g)2 (g)CuCu22SS(S)(S)+ + CalorCalor

2 CuS2 CuS

AzufreAzufre Sulfuro Sulfuro de Hierrode Hierro

CalorCalorPiritaPirita

+ + ½½ S S2(g)2(g)FeSFeS(S)(S)+ Calor+ CalorFeSFeS22




• FusiónFusión

En términos generales la fusión es el paso de En términos generales la fusión es el paso de los compuestos en estado sólido a líquido los compuestos en estado sólido a líquido mediante el uso de calor:mediante el uso de calor:

Calcosina (lCalcosina (lííquida)quida)Calcosina (sCalcosina (sóólida)lida)

CuCu22SS(l)(l)++CalorCalor

CuCu22SS(S)(S)

Sulfuro de hierro Sulfuro de hierro (l(lííquido)quido)

Sulfuro de Sulfuro de hierro hierro (s(sóólido)lido)

FeS(l)FeS(l)FeS(s)FeS(s) ++CalorCalor




• FusiónFusión

En forma análoga, los óxidos presentes en el En forma análoga, los óxidos presentes en el baño se funden pasando a la fase líquida. En baño se funden pasando a la fase líquida. En las reacciones siguientes se muestra en forma las reacciones siguientes se muestra en forma específica el cambio de estado de la sílice, y en específica el cambio de estado de la sílice, y en forma general la fusión de los demás óxidos forma general la fusión de los demás óxidos (óxido de calcio, de magnesio, de aluminio, (óxido de calcio, de magnesio, de aluminio, etc.).etc.).

Óxidos Óxidos (l)(l)+ Calor+ CalorÓxidos Óxidos (S)(S)

Sílice (líquida)Sílice (líquida)+ Calor+ CalorSílice (sólida)Sílice (sólida)

SiOSiO22 (l)(l)+ Calor+ CalorSiOSiO2(S)2(S)




• OxidaciónOxidación

Las reacciones de oxidación que ocurren durante Las reacciones de oxidación que ocurren durante el proceso son exotérmicas (liberan calor), y el proceso son exotérmicas (liberan calor), y aportan la energía necesaria, principalmente para aportan la energía necesaria, principalmente para las etapas de descomposición y fusión. las etapas de descomposición y fusión.

La oxidación del sulfuro de hierro con aire, que se La oxidación del sulfuro de hierro con aire, que se caracteriza por ser una reacción altamente caracteriza por ser una reacción altamente exotérmica, produce fundamentalmente óxidos de exotérmica, produce fundamentalmente óxidos de

hierrohierro..




Anhídrido Anhídrido sulfurososulfuroso

Óxido deÓxido dehierrohierro

OxígeOxíge

nono

Sulfuro deSulfuro dehierrohierro

+ SO2 + Calor+ SO2 + CalorFeOFeO+ 3/2 + 3/2 O2O2

FeSFeS


MagnetitMagnetitaa

OxígeOxígenono


+ 3SO2 + + 3SO2 + CalorCalor

Fe3O4Fe3O4+ 5O2+ 5O23 FeS3 FeS

MagnetitMagnetitaa

Óxido de Óxido de hierrohierro

+ Calor+ CalorFe3O4Fe3O4+ ½ O2+ ½ O23 FeO3 FeO

• OxidaciónOxidación


MagnetitMagnetitaa


+ + SO2 SO2

+ + 3Fe3O43Fe3O4

FeSFeS

Óxido deÓxido dehierrohierro

10FeO10FeO

OxígenOxígenoo




Anhídrido sulfuroso

OxígenoAzufre

+ CalorSO2+ O2½ S2


Óxido de cobre

OxígenoSulfuro de cobre

+ Calor+ SO2(g)Cu2O(l) + 3/2O2(g)Cu2 S(l)

Óxido de cobre

Cu2O(l)


+ FeS+ FeS

Sulfuro de cobre

Cu2 S(l)

ÓÓxido de xido de hierrohierro

+ FeO+ FeO

• OxidaciónOxidación (continuación) (continuación)

Proceso de Fusión-ConversiónProcesos PirometalúrgicosProcesos Pirometalúrgicos


• Formación de metal blancoFormación de metal blanco

Una vez que los sulfuros de cobre y hierro Una vez que los sulfuros de cobre y hierro pasan a estado líquido, se mezclan entre sí pasan a estado líquido, se mezclan entre sí formando la fase de metal blanco. formando la fase de metal blanco.

Esta fase sulfurada es más densa que los Esta fase sulfurada es más densa que los óxidos silicatados presentes e inmiscibles en óxidos silicatados presentes e inmiscibles en ellos, lo que permite la separación de sulfuros ellos, lo que permite la separación de sulfuros y óxidosy óxidos::

Metal blancoMetal blancoSulfuro de hierro Sulfuro de hierro (l)(l)

Sulfuro de cobre (l)Sulfuro de cobre (l)

CuCu22 S S(l)(l) * FeS * FeS(l)(l)+ FeS+ FeS(l)(l)CuCu22 S S(l)(l)


Procesos Procesos PirometalúrgicosPirometalúrgicos


• EscorificaciónEscorificación

• Los óxidos presentes en la fase líquida se Los óxidos presentes en la fase líquida se combinan con la sílice formando la fase combinan con la sílice formando la fase escoria. escoria.

• Esta fase es inmiscible con el metal blanco. Esta fase es inmiscible con el metal blanco.

• La escoria posee menor densidad que el metal La escoria posee menor densidad que el metal blanco y se acumula en la zona superior del blanco y se acumula en la zona superior del baño líquido. baño líquido.




• EscorificaciEscorificacióónn

DisoluciDisolucióón del n del óóxido de xido de aluminio aluminio

en la fase escoriaen la fase escoria

SSííliceliceAlAlúúminamina2Al2Al22OO33 * 3SiO * 3SiO22+ +

3SiO3SiO22

2Al2O32Al2O3

DisoluciDisolucióón del n del óóxido de xido de magnesio magnesio

en la fase escoriaen la fase escoria

SSííliceliceMagnesitaMagnesita2 MgO * SiO2 MgO * SiO2 2

(Mg(Mg22SiOSiO44))+ SiO+ SiO222 MgO2 MgO

DisoluciDisolucióón del n del óóxido de calcio xido de calcio en en

la fase escoriala fase escoria

SSííliceliceCalcitaCalcitaCaO * SiOCaO * SiO2 2 (CaSiO (CaSiO33))+ SiO+ SiO22CaOCaO

FayalitaFayalita SSííliceliceÓÓxido dexido dehierrohierro

2 FeO * SiO2 FeO * SiO22 (Fe (Fe22SiOSiO44))+ SiO+ SiO222 FeO2 FeO




• EquiposEquipos

– Convertidor TenienteConvertidor Teniente

– Horno FlashHorno Flash

– Reactor NorandaReactor Noranda




Convertidor Teniente Convertidor Teniente ALIMENTACIÓN DE SÓLIDOS Y SÍLICE GASES

CONCENTRADO SECO

METAL BLANCO A CONVERTIDORES PS

ESCORIA A HORNOS LIMPIEZA DE ESCORIA

Escoria

TOBERAS DE INYECCIÓN

Aire y Oxígeno

73-75 % Cu 7-8 % Cu




GASES DE SALIDA

ESCORIA METAL BLANCO

METAL BLANCO 62-65% DE COBRE

CAMARA DE REACCION

QUEMADOR DE CONCENTRADO

AIRE PRECALENTADO ENRIQUECIDO CON OXIGENO

CONCENTRADO SECO Y FUNDENTE

PETROLEO

Horno FlashHorno Flash Proceso de Fusión-Conversión


Quemador Horno FlashQuemador Horno Flash Proceso de Fusión-Conversión


Quemador Horno FlashQuemador Horno Flash Proceso de Fusión-Conversión


Reactor NorandaReactor Noranda ALIMENTACIÓN DE SÓLIDOS Y SÍLICE GASES

CONCENTRADO SECO

METAL BLANCO A CPS

Escoria

TOBERAS DE INYECCIÓN

Aire y Oxígeno

ESCORIA A FLOTACIÓN



• ObjetivoObjetivo

Producir cobre blister a partir de metal Producir cobre blister a partir de metal blanco.blanco.

• Proceso de Conversión de SulfurosProceso de Conversión de Sulfuros

El proceso de conversión consiste primero en El proceso de conversión consiste primero en oxidar el sulfuro de hierro aún presente en el oxidar el sulfuro de hierro aún presente en el metal blanco y luego oxidar el sulfuro de metal blanco y luego oxidar el sulfuro de cobre, obteniéndose Cobre metálico como cobre, obteniéndose Cobre metálico como producto.producto.

Proceso de Conversión



AnhAnhíídrido drido sulfurososulfuroso

ÓÓxido de xido de hierrohierro

OxOxíígenogenoSulfuro de Sulfuro de hierrohierro

+ SO2 + + SO2 + CalorCalor

FeOFeO+ 3/2 + 3/2 O2O2

FeSFeS

AnhAnhíídrido sulfurosodrido sulfurosoMagnetitMagnetitaa

OxOxíígenogenoSulfuro de Sulfuro de hierrohierro

+ 3SO2 + + 3SO2 + CalorCalor

Fe3O4Fe3O4+ 5O2+ 5O23 FeS3 FeS

CalorCalorMagnetitMagnetitaa

ÓÓxido de hierro xido de hierro OxOxíígenogeno

+ Calor+ CalorFe3O4Fe3O4+ + ½½ O2 O23 FeO3 FeO

FayalitaFayalita+ S+ SííliceliceÓÓxido de xido de hierrohierro

2 FeO * SiO2 FeO * SiO22 (Fe (Fe22SiOSiO44))+ SiO+ SiO222 FeO2 FeO

• OxidaciOxidacióón Ferrn Ferrííticatica





• Soplado de CobreSoplado de Cobre

Anhídridosulfuroso

Cobre blister


+ Calor+ SO2(g)2Cu(l) + O2(g)Cu2 S(l)

Anhídridosulfuroso

Cobre blister

Óxido de cobre

Sulfuro de cobre

+ Calor+ SO2(g)6Cu(l) + 2Cu2OCu2 S(l)

Anhídridosulfuroso

Óxido de Cobre


+ Calor+ SO2(g)Cu2O + 3/2O2(g)Cu2 S(l)




• EquiposEquipos

– Convertidor Peirce-SmithConvertidor Peirce-Smith

– Convertidor FlashConvertidor Flash




EJE DESDE FUSION:- CONVERTIDOR TENIENTE - HORNO FLASH

GASES

AIREENRIQUECIDO

ESCORIA CIRCULANTE

QUEMADOR AIRE - OX-COMBUSTIBLE

COBRE BLISTER A HORNOS DE ANODOS

Convertidor Peirce SmithConvertidor Peirce Smith

COBRE CON0,02 % S0,50 % O2



Convertidor FlashConvertidor Flash

AIRE SO2 + OTROS GASES

COBRE BLISTER

ESCORIA

FUNDENTE CaO

COMBUSTIBLE



• Refinación de CobreRefinación de Cobre

El objetivo de la refinación es disminuir el El objetivo de la refinación es disminuir el azufre y oxígeno presente en el cobre líquido azufre y oxígeno presente en el cobre líquido a valores de 0,002% de azufre y 0,15% de a valores de 0,002% de azufre y 0,15% de oxígeno.oxígeno.

• ProcesoProceso

El proceso consiste en una primera etapa en El proceso consiste en una primera etapa en eliminar el azufre por oxidación con aire y eliminar el azufre por oxidación con aire y luego eliminar el oxígeno disuelto en el líquido luego eliminar el oxígeno disuelto en el líquido mediante inyección de combustibles al baño.mediante inyección de combustibles al baño.

Proceso de Refinación a Fuego



• Etapa de Etapa de DesulfurizaciDesulfurizacióónn

• Etapa de ReducciEtapa de Reduccióón n


OxígenoAzufre en cobre blister

SO2(g) + O2(g) SX (Cu)

Óxido de Cobre

OxígenoCobre blister

Cu2O (l) + O2(g)Cu (l)

Anhídrido carbónico

Oxido de Cobre

+ XCO2(g)Cu2O (l) + CXHY (g)

Hidrocarburo

2Cu(l)

Cobre anódico

+ (Y/2) H2O(g)

Agua Oxígeno

+ ZO2(g)




• EquiposEquipos

– Horno Rotatorio de Refino a FuegoHorno Rotatorio de Refino a Fuego

– Horno ReverberoHorno Reverbero


Procesos Procesos PirometalúrgicosPirometalúrgicos


BLISTER DESDE CONVERSION:-CONVERTIDOR PEIRCE SMITH-COVERTIDOR FLASH

GASES

A RUEDA DE MOLDEO

ANODOS

Horno de Refino a FuegoHorno de Refino a Fuego

AIRE COMBUSTIBLE



Proceso de Moldeo de ÁnodosProceso de Moldeo de Ánodos



Proceso de Moldeo de ÁnodosProceso de Moldeo de Ánodos



• Limpieza de EscoriaLimpieza de Escoria

El objetivo de este proceso esEl objetivo de este proceso es recuperar el recuperar el cobre contenido en la escoria. cobre contenido en la escoria.

Las escorias enviadas a botadero deben Las escorias enviadas a botadero deben contener valores menores a 1% de Cobre.contener valores menores a 1% de Cobre.

• ProcesoProceso

El proceso consiste básicamente en reducir el El proceso consiste básicamente en reducir el nivel de magnetita de la escoria, lo que nivel de magnetita de la escoria, lo que permite disminuir la viscosidad y decantar el permite disminuir la viscosidad y decantar el metal blanco atrapado en la escoria. metal blanco atrapado en la escoria.

Además, parte del cobre oxidado se puede Además, parte del cobre oxidado se puede reducir a cobre metálico, el cual decanta al reducir a cobre metálico, el cual decanta al fondo del horno. fondo del horno.

Proceso de Limpieza de Escoria



• ReducciReduccióón de n de MagnetitaMagnetita

MagnetitMagnetitaa

Fe3O4Fe3O4 Óxido de hierro

3FeO(l)

FayalitaFayalita SSííliceliceÓÓxido de xido de hierrohierro

2 FeO * SiO2 FeO * SiO22 (Fe (Fe22SiOSiO44))+ + SiOSiO22

2 FeO2 FeO


CXHY (g) XCO(g) + (Y/2) H2(g)

Oxígeno

+ (X/2)O2(g)

+ CO(g) Monóxido de carbono

HidrocarbuHidrocarburoro

Hidrógeno

MagnetitMagnetitaa

Fe3O4Fe3O4 + H2O(g)

Agua

+ H2(g)


+ CO2(g)

Monóxido de carbono

Hidrógeno

3FeO(l)

Óxido de hierro

Proceso de Limpieza de Escoria en HLE



• ReducciReduccióón de n de MagnetitaMagnetita

MagnetitMagnetitaa

Fe3O4Fe3O4 Óxido de hierro

3FeO(l)

FayalitaFayalita SSííliceliceÓÓxido de xido de hierrohierro

2 FeO * SiO2 FeO * SiO22

(Fe(Fe22SiOSiO44)) + +

SiOSiO22

2 FeO2 FeO


XC (s) XCO(g)

Oxígeno

+ (X/2)O2(g)

+ CO(g) Monóxido de carbono

CarbCarbóónn

MagnetitMagnetitaa

Fe3O4Fe3O4 + CO


+ CO2(g)

Monóxido de carbono

3FeO(l)

Óxido de hierro

+ C (s)

CarbCarbóónn Monóxido de carbono

Proceso de Limpieza de Escoria en HELE



• EquiposEquipos

– Horno de Limpieza de Escoria, HLEHorno de Limpieza de Escoria, HLE

– Horno Eléctrico, HELEHorno Eléctrico, HELE




ESCORIA DESDE FUSION:- CONVERTIDOR TENIENTE - HORNO FLASH

GASES

MATA ACONVERTIDORES

PIERCE SMITH

REDUCTOR

AIRE

ESCORIA A BOTADERO

QUEMADOR AIRE - OX-COMBUSTIBLE

Horno Limpieza de EscoriaHorno Limpieza de Escoria Proceso de Limpieza de Escoria


ESCORIA DESDE FUSION:- CONVERTIDOR TENIENTE - HORNO FLASH

GASES

MATA ACONVERTIDORES

PEIRCE SMITH ESCORIA A BOTADERO

Horno EléctricoHorno Eléctrico

ELECTRODOS

CARGA FRÍA



Escoria a BotaderoEscoria a Botadero


AIREESCORIA A BOTADERO< 0.85 % Cu

METAL BLANCO 72~75 % Cu

AIRE +CARBÓN

SECADORLECHO

FLUIDIZADO (2)

0,2 % HUMEDAD

CONCENTRADODE COBRE

COBRE BLISTER 99.3 % Cu

ESCORIA 6- 8 % Cu

GAS 10~12 % SO2

PLANTA ACIDOSULPURICO

METAL BLANCO 75 % Cu

ANODOS99,7 % Cu

CONVERTIDORTENIENTE (2)

CONVERTIDORP.S. (4)

HORNOANODICO (2)

HORNORAF (3)

HORNOLIMPIEZA (4)

RUEDA MOLDEOANODOS

(1)

COBRE RAF99.9 % Cu

RUEDA MOLDEORAF(2)

PLANTA OXÍGENO

Procesos de Fundición (El Teniente)



CONCENTRADO

DE COBREHORNO FLASH

C. P. S.

HORNO DE REFINO

SECADO

Gases

Metal Bajo

Metal Blanco

Cobre Bliste

r

PLANTA DE ACIDO

ÁNODOS

H.L.E.

Escoria Botadero

RUEDA DE MOLDEO

Escoria

PLANTA DE OXIGENO

Procesos de Fundición (Chagres)



MEZCLAS DE CONCENTRADO CONVERTIDOR

TENIENTE

C. P. S.

HORNO DE REFINOREFINERIA ELECTROLITICA

SECADO

Gases

METALES NOBLES

Metal Bajo

Metal Blanco

Cobre Bliste

r

PLANTA DE ACIDO

ÁNODOS

Escoria Botadero

RUEDA DE MOLDEO

Escoria

CÁTODOS

PLANTA DE OXIGENO

HORNO ELECTRICO

Proceso de Fundición y Refinería (Ventanas)



• ObjetivosObjetivosProducir cobre de 99,99 + % de pureza a Producir cobre de 99,99 + % de pureza a partir de ánodos producidos en los Procesos partir de ánodos producidos en los Procesos Pirometalúrgicos de Fundición.Pirometalúrgicos de Fundición.

• ProcesoProcesoEl Proceso de Electrorefinación de Cobre, El Proceso de Electrorefinación de Cobre, consiste en disolver, en una solución acuosa consiste en disolver, en una solución acuosa de sulfato de cobre (electrolito), el cobre de sulfato de cobre (electrolito), el cobre impuro contenido en los ánodos y depositar impuro contenido en los ánodos y depositar sobre cátodos, mediante la aplicación de sobre cátodos, mediante la aplicación de energía eléctrica, cobre de alta pureza.energía eléctrica, cobre de alta pureza.

Procesos ElectrometalúrgicosProcesos ElectrometalúrgicosElectrorefinación de Cobre


• Disolución Electroquímica de los ánodosDisolución Electroquímica de los ánodos

Cu°Cu°ánodo ánodo Cu Cu+2 +2 + 2e+ 2e εεººredred = + 0,337 = + 0,337

VV

• Depositación de cobre en el cátodoDepositación de cobre en el cátodo

CuCu+2 +2 + 2e + 2e Cu° Cu°cátodo cátodo εεººoxidoxid = - 0,337 V = - 0,337 V

• Potencial Teórico de CeldaPotencial Teórico de Celda

εε°°celdacelda = (+ 0,337) + (- 0,337) = 0,0 Volt = (+ 0,337) + (- 0,337) = 0,0 Volt



Cu+2 Cu+2

ANODO Cu ANODO CuCATODO

Cu° Cu°ElectrolitoCu+2

H2SO4

H2O

barro anódico

Barro anódico:Au, Ag, Pt, Se, Te

Entrada Electrolito

Salida Electrolito

barro anódico

+ +-



PRODUCTO FINAL: CÁTODOS DE COBRE ELECTROLÍTICOPUREZA: 99,99% Cu



TELUROELECTROL.

DESELENIZACION FUSION DE CALCINA

METAL DORE

ELECTROLISIS DE PLATA

FUSION CRISTALESDE PLATA

LIXIV. BARRO AURIFERO

FUSION DE BARROAURIFERO

ELECTROLISIS DE ORO

FUSION CATODOSDE ORO

ESCORIA DEOXIDACION

PLANTA DETELURO

CONCENTRADOPALADIO/PLATINO

BARRA DE ORO99,99 % Au

GRANALLA DE PLATA99,99 % Ag

DIAGRAMA PLANTA DE METALES NOBLES

ANODODE ORO

BARRO ANODICO CRUDO+ ELECTROLITO

DECANTACION

LIXIVIACION DEBARRO ANODICO FILTRACION

SELENIO

ELECTROLITOA REFINERIA

LIXIVIADO

A PTA . SULFATO

TELUROELECTROL.

DESELENIZACION FUSION DE CALCINA

METAL DORE

ELECTROLISIS DE PLATA

FUSION CRISTALESDE PLATA

LIXIV. BARRO AURIFERO

FUSION DE BARROAURIFERO

ELECTROLISIS DE ORO

FUSION CATODOSDE ORO

ESCORIA DEOXIDACION

PLANTA DETELURO

PLANTA DETELURO

CONCENTRADOPALADIO/PLATINO

BARRA DE ORO99,99 % Au

GRANALLA DE PLATA99,99 % Ag

DIAGRAMA PLANTA DE METALES NOBLES

ANODODE ORO

BARRO ANODICO CRUDO+ ELECTROLITO

DECANTACION

LIXIVIACION DEBARRO ANODICO FILTRACION

SELENIO

ELECTROLITOA REFINERIA

LIXIVIADO

A PTA . SULFATO

Procesos ElectrometalúrgicosProcesos Electrometalúrgicos


• ObjetivosObjetivos

Disminuir el tamaño de las rocas Disminuir el tamaño de las rocas mineralizadas, adecuándola a los mineralizadas, adecuándola a los requerimientos de tamaño del proceso de requerimientos de tamaño del proceso de lixiviación.lixiviación.

• ProcesoProceso

El material extraído pasa secuencialmente El material extraído pasa secuencialmente por Chancadores Primarios (8”) y por Chancadores Primarios (8”) y Chancadores Secundarios (Chancadores Secundarios (tamaño mayor a tamaño mayor a ½”)½”)..

ConminuciConminuciónón de Óxidos de Óxidos


ChancadoPrimario

ChancadoSecundario

Tamaño: 1,2 cm

ConminuciConminuciónón de Óxidos de Óxidos


• ObjetivosObjetivos

Disolver el cobre contenido en los minerales Disolver el cobre contenido en los minerales oxidados, mediante tratamiento de los sólidos oxidados, mediante tratamiento de los sólidos con soluciones de ácido sulfúrico, proceso con soluciones de ácido sulfúrico, proceso conocido como Lixiviación.conocido como Lixiviación.

Purificar las soluciones de sulfato de cobre, Purificar las soluciones de sulfato de cobre, mediante Extracción por Solvente.mediante Extracción por Solvente.

Procesos HidrometalúrgicosProcesos Hidrometalúrgicos


Proceso

El proceso de lixiviación se aplica principalmente a minerales de cobre oxidados, a óxidos y sulfuros de baja ley.

El proceso de lixiviación consiste en la disolución química de parte de la materia prima tratada para formar una solución que contenga el metal que se desea recuperar.

La lixiviación disuelve elementos deseados y también algunos no deseados, dejando un residuo insoluble.

Procesos HidrometalúrgicosProcesos HidrometalúrgicosLixiviación


Esquema de Lixiviación Típica de Minerales Oxidados

ELECTROOBTENCIÓNCÁTODOS

EXTRACCIÓN POR

SOLVENTES

EXTRACCIÓN

REEXTRACCIÓN

LIXIVIACIÓN

ÓXIDOS DE COBRE

REFINADO


PILAS DE LIXIVIACIÓN


• Factores técnicos y económicos en el Factores técnicos y económicos en el análisis de un proyecto de lixiviación:análisis de un proyecto de lixiviación:

–Ley de la especie de interés a recuperarLey de la especie de interés a recuperar–Reservas de mineralReservas de mineral–Caracterización mineralógica y geológicaCaracterización mineralógica y geológica–Consumo de agente lixivianteConsumo de agente lixiviante–Capacidad de procesamientoCapacidad de procesamiento–Costos de operación y de capitalCostos de operación y de capital–Rentabilidad económicaRentabilidad económica



• El medio de lixiviación para minerales de El medio de lixiviación para minerales de cobre es normalmente una solución acuosa de cobre es normalmente una solución acuosa de ácido sulfúrico.ácido sulfúrico.

• El amoníaco y el ácido clorhídrico se usan en El amoníaco y el ácido clorhídrico se usan en dos o tres casos para minerales sulfurados, dos o tres casos para minerales sulfurados, sulfuros de Ni-Cu y también han sido sulfuros de Ni-Cu y también han sido propuestos para concentrados de sulfuro de propuestos para concentrados de sulfuro de cobre.cobre.



• Minerales y ReactivosMinerales y Reactivos

– Las ventajas principales del ácido sulfúrico son Las ventajas principales del ácido sulfúrico son su bajo costo y su acción rápida sobre los su bajo costo y su acción rápida sobre los minerales de cobre que contienen oxígeno.minerales de cobre que contienen oxígeno.

– Además, el ácido es en parte regenerado Además, el ácido es en parte regenerado cuando se lixivian minerales de sulfato o cuando se lixivian minerales de sulfato o sulfuro.sulfuro.


Lixiviación


– Los minerales de cobre que contienen oxígeno Los minerales de cobre que contienen oxígeno son muy solubles en ácido sulfúrico diluido.son muy solubles en ácido sulfúrico diluido.

– Los factores que favorecen la lixiviación son la Los factores que favorecen la lixiviación son la alta concentración de ácido (hasta 150 kg alta concentración de ácido (hasta 150 kg HH22SOSO44/m/m33), temperaturas elevadas (hasta 60ºC) ), temperaturas elevadas (hasta 60ºC) y grandes áreas de contacto.y grandes áreas de contacto.

– Reacción general:Reacción general:

Procesos HidrometalúrgicosProcesos HidrometalúrgicosLixiviación de Óxidos


– Los minerales sulfurados de cobre son Los minerales sulfurados de cobre son prácticamente insolubles en ácido sulfúrico, a prácticamente insolubles en ácido sulfúrico, a menos que se tengan condiciones oxidantes. Aun menos que se tengan condiciones oxidantes. Aun así, las reacciones de lixiviación tienden a ser así, las reacciones de lixiviación tienden a ser lentas.lentas.

– La disolución de los sulfuros metálicos ocurre en La disolución de los sulfuros metálicos ocurre en presencia de agentes oxidantes, tales como Fepresencia de agentes oxidantes, tales como Fe+3+3 y/o Oy/o O22..

– Reacción general:Reacción general:

Procesos HidrometalúrgicosProcesos HidrometalúrgicosLixiviación de Sulfuros

MS + Oxid M+m + SO4-2


El problema de las emisiones de SO2 de las El problema de las emisiones de SO2 de las fundiciones ha dado considerable impulso al fundiciones ha dado considerable impulso al estudio de técnicas hidrometalúrgicas para el estudio de técnicas hidrometalúrgicas para el tratamiento de sulfuros, mediante tratamiento de sulfuros, mediante Biolixiviación. Biolixiviación.

Procesos HidrometalúrgicosProcesos HidrometalúrgicosLixiviación de Sulfuros

bacterias

MS + Oxid M+m + SO4-2


Lixiviación de lechos fijoLixiviación de lechos fijo• in situin situ• en botaderosen botaderos• en pilasen pilas• en bateasen bateas

Lixiviación de pulpasLixiviación de pulpas• por agitaciónpor agitación• en autoclaveen autoclave

Procesos HidrometalúrgicosProcesos HidrometalúrgicosSistemas de Lixiviación


Lixiviación en pilas

Solución de lixiviación

Cementación con chatarra de fierro Extracción por solvente

Electroobtención

Electrolito

Lixiviación en cubas

Concentrados de óxidos

Flotación

Lixiviación por agitación



• ObjetivoObjetivo

Capturar selectivamente los iones CuCapturar selectivamente los iones Cu+2+2 desde una solución de baja concentración desde una solución de baja concentración impura y liberarlos en una solución de alta impura y liberarlos en una solución de alta acidez, obteniéndose una solución de mayor acidez, obteniéndose una solución de mayor concentración de cobre con menores concentración de cobre con menores impurezas (electrolito).impurezas (electrolito).

Procesos HidrometalúrgicosProcesos HidrometalúrgicosExtracción por Solvente


• ProcesoProceso

El proceso SX es altamente selectivo. La El proceso SX es altamente selectivo. La solución acuosa es puesta en contacto con solución acuosa es puesta en contacto con un orgánico capaz de extraer desde ella el un orgánico capaz de extraer desde ella el cobre que contiene.cobre que contiene.

En un paso siguiente el cobre es reextraído En un paso siguiente el cobre es reextraído desde el orgánico, obteniéndose una desde el orgánico, obteniéndose una solución de sulfato de cobre de alta pureza.solución de sulfato de cobre de alta pureza.



• Reacción de extracciónReacción de extracción

• Reacción de Reacción de reextracciónreextracción



Cu+2 + Cu

RI

-C- II I

O NOH

N II-C-

O I

IR

O H+ 2H+

Mecanismo de Mecanismo de QuelaciónQuelación

RI

-C- II I

HO NOH

2



Orgánico descargado

Refinado a etapa de Lixiviación

Orgánico cargado

Solución de Lixiviación

AcOr

Mezclador - decantador

Procesos HidrometalúrgicosProcesos HidrometalúrgicosExtracción por Solvente: Proceso de Extracción


Orgánico cargado

Electrolito de alta concentración de cobre a Electroobtención

Orgánico descargado

Electrolito de baja concentración de cobre

AcOr

Mezclador - decantador

Procesos HidrometalúrgicosProcesos HidrometalúrgicosExtracción por Solvente: Proceso de Reextracción


Procesos ElectrometalúrgicosProcesos ElectrometalúrgicosElectro-obtención de Cobre

• ObjetivosObjetivosProducir cobre de 99,99 + % de pureza a Producir cobre de 99,99 + % de pureza a partir del electrolito de sulfato de cobre partir del electrolito de sulfato de cobre proveniente de la etapa SX.proveniente de la etapa SX.

• ProcesoProcesoEl Proceso de Electroobtención de Cobre, El Proceso de Electroobtención de Cobre, consiste en depositar el cobre disuelto en la consiste en depositar el cobre disuelto en la solución acuosa de sulfato de cobre solución acuosa de sulfato de cobre (electrolito) sobre cátodos, mediante la (electrolito) sobre cátodos, mediante la aplicación de energía eléctrica.aplicación de energía eléctrica.


• En el cátodo ocurre la reducción de los iones En el cátodo ocurre la reducción de los iones cúpricos a cobre metálico.cúpricos a cobre metálico.

CuCu+2+2 + 2e + 2e-- Cu° Cu° εεººredred = + 0,337 V = + 0,337 V

• En el ánodo ocurre la oxidación de descomposición En el ánodo ocurre la oxidación de descomposición de agua.de agua.

HH22O O 1/2O 1/2O22 + 2H + 2H++ + 2e + 2e-- εεººoxidoxid = - 1,229 = - 1,229

VV

εε°°celdacelda = (+0,337) + (-1,229) = - 0,892 Volt = (+0,337) + (-1,229) = - 0,892 Volt

• Un potencial de celda negativo significa que al Un potencial de celda negativo significa que al sistema debe suministrarse energía eléctrica desde sistema debe suministrarse energía eléctrica desde una fuente externa para que ocurra.una fuente externa para que ocurra.



Cu+2Cu+2

ANODO Pb ANODO PbCATODO

Cu° Cu°

ElectrolitoCu+2

H2SO4

H2O

O2 gasO2 gas

Electrolito de alta concentración de cobre

Electrolito de baja concentración de cobre

+-

+



• LixiviaciónLixiviación In Situ In Situ

– Este tipo de técnica se refiere a la lixiviación Este tipo de técnica se refiere a la lixiviación de residuos fragmentados dejados en minas de residuos fragmentados dejados en minas abandonadas o a la aplicación de soluciones abandonadas o a la aplicación de soluciones directamente a un cuerpo mineralizado.directamente a un cuerpo mineralizado.



• Lixiviación en BotaderosLixiviación en Botaderos– Consiste en lixiviar desmontes o sobrecarga de minas Consiste en lixiviar desmontes o sobrecarga de minas

de tajo abierto, los que, debido a sus bajas leyes, no de tajo abierto, los que, debido a sus bajas leyes, no pueden ser tratados por métodos convencionales. pueden ser tratados por métodos convencionales.

– Este material es depositado sobre superficies Este material es depositado sobre superficies impermeables y las soluciones percolan a través del impermeables y las soluciones percolan a través del lecho por gravedad. lecho por gravedad.

– Normalmente son de grandes dimensiones, requiere Normalmente son de grandes dimensiones, requiere poca inversión y es económico de operar, pero la poca inversión y es económico de operar, pero la recuperación es baja (40-60% Cu) y necesita tiempos recuperación es baja (40-60% Cu) y necesita tiempos largos para extraer todo el metal.largos para extraer todo el metal.



• Lixiviación en pilasLixiviación en pilas

– La lixiviación en pila es una lixiviación por La lixiviación en pila es una lixiviación por percolación del mineral acopiado sobre percolación del mineral acopiado sobre una superficie impermeable, preparada una superficie impermeable, preparada para colectar las soluciones.para colectar las soluciones.

– Se diferencia de la lixiviación en botaderos Se diferencia de la lixiviación en botaderos en que se emplea mineral extraído de la en que se emplea mineral extraído de la mina o procesado previamente, en vez de mina o procesado previamente, en vez de materiales de sobrecarga.materiales de sobrecarga.



• Lixiviación por Agitación de Minerales Lixiviación por Agitación de Minerales OxidadosOxidados

– La lixiviación por agitación es una lixiviación La lixiviación por agitación es una lixiviación rápida de partículas finas (normalmente 90% rápida de partículas finas (normalmente 90% - 75 - 75 m) en soluciones concentradas de ácido. m) en soluciones concentradas de ácido. La lixiviación por agitación toma de 2 a 5 h.La lixiviación por agitación toma de 2 a 5 h.



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Metalurgia Extractiva del Cobre