Procesos químicosde la

Minería del Cobre

Prof. S. Casas-Cordero E.

Índice:

Mercado MundialGlosario

Usos del Cobre

Productores mundiales

ClasificaciónLey del mineralChancadoLixiviaciónElectro obtenciónPirometalurgiaNo metales

Valor de los metales en el mercado Mundial

Bolsa de Metales de Londres

Metales

Precios

Diarios Mensuales

23/07/2007 24/07/2007 Mayo Junio

Cobre (¢US$/lb) 372.40 361.70 349.48 339.06

Níquel (US$/lb) 15.66 14.45 23.68 18.92

Zinc (¢US$/lb) 170.10 168.70 174.25 163.41

Estaño (US$/lb) 7.04 6.94 6.42 6.40

Plomo (¢US$/lb) 157.80 149.60 95.16 110.00

Aluminio (¢US$/lb) 126.10 123.80 126.81 121.41

Oro (London Initial) - (US$/oz/tr)

683.50 682.75 668.61 655.85

Plata (London Spot) - (US$/oz/tr)

13.34 13.34 13.15 13.15

Equivalencias:

Una Libra = 1 Lb = 0,45359 Kg = 453,59 g

Una Tonelada = 1 Ton = 1000 Kg

1000 Kg = 2.204,63 Lb

(index)

Glosario minero Ganga: fracción de silicatos o de otros minerales sin

interés o que para un yacimiento no presentan valor, pero que para otros si lo tienen.

Mena: es un mineral del que se puede extraer un elemento, generalmente un metal, por contenerlo en cantidad suficiente para ser aprovechado.

Yacimiento: Genéricamente es una concentración significativa de materiales o elementos interesantes para algún tipo de ciencia.

Veta: Un filón o veta es el relleno de minerales que ha colmado una fisura o fractura en la corteza terrestre por procesos lentos de cristalización acumulativa.

Estéril: parte sin valor comercial que se obtiene luego de extraer mediante procesos mineros los componentes de interés.

(index)

Usos en la Electrónica

Usos del Cobre

Usos en clínicas y hospitales

(index)

Productores mundiales

Se compara el año 2009 y 2010

Producción de Millones de Toneladas de cobre fino

Chile lidera como proveedor principal

Chile posee las mayores reservas del metal

País 2009 2010 Reservas

USA 1180 1120 35000

Australia 854 900 80000

Canadá 491 480 8000

Chile 6390 5520 150000

China 995 1150 30000

Indonesia 996 840 30000

Kazajstán 390 400 18000

México 238 230 38000

Perú 1275 1285 90000

Polonia 439 430 26000

Rusia 725 750 30000

Zambia 697 770 20000

Otros países 2190 2300 80000

Productores mundiales

(index)

Composición de la corteza terrestre

Los minerales de cobre se clasifican en:

Mineral sulfurado: los que presentan azufre en su fórmula.

Mineral oxidado: Aquellos que contienen oxígeno en su fórmula.

Ejemplos de minerales de Cobre:

Nombre Fórmula

Calcantita CuSO45H2O

Atacamita CuCl23Cu(OH)2

Cuprita Cu2O

Tenorita CuO

Calcosina Cu2S

Covelina CuS

Calcopirita Cu2S Fe2S3

(index)

Ley del mineral:Se entiende como la composición porcentual del metal o componente de valor comercial que se encuentra presente por cada 100 g de mineral o muestra.

100 x muestra masa

componente masa Ley

Ejercicio:Al tratar 500 g de mineral de Cobre, mediante lixiviación y posterior cementación, se obtuvo 250 mL de solución cuya concentración es 0,35 M en Cu2+, ¿Cuál es la ley del mineral?

(L) V x MM

(g) masa

(L) volumen

moles Cmolar

(L) V x MM x Cmolar masa

Cu de g 5,556 L 0,25 x 63,5 x 0,35 masa molg

Lmol

% 1,11 100 x g 500

g 5,556 Ley

Ley del Mineral :

Los principales yacimientos de la gran minería explotan leyes entre 0,6 y 1,5 %.

Los Cátodos de Cobre presentan pureza superior al 99,98 %.

El Concentrado de Cobre presenta una ley del 25 al 40 %.

El Cobre Blister una ley del 97 al 99,5 %. El Cobre RAF una ley del 99,5 al 99,8 %.

(index)

Ubicacióngeográficade algunosyacimientos:

Etapas en la obtención de cobre

Cátodos y concentrado

PROCESAMIENTO MECÁNICO DEL MINERAL:

El mineral que se extrae por Tronadura en mina a Rajo Abierto o por Corte en mina Subterránea, se reduce de tamaño.

La fragmentación y Molienda se realizan en plantas especiales conocidas como PLANTA DE CHANCADO Y MOLIENDA.

(index)

Sistema de Extracción a Rajo Abierto:

Molino de Bolas (vista lateral):

Molino de Bolas

vista interior

vista exterior

Tratamiento de Minerales OXIDADOS:

Etapa de LIXIVIACIÓN Etapa de EXTRACCIÓN CON SOLVENTE Etapa de ELECTRO - OBTENCIÓN

Preparando Lixiviación en Cancha

Lixiviación en Pilas:

Pila mecanizada de Lixiviación

Ejemplos de Reacciones de lixiviación: (index)

Cu2O + H2SO4 Cu + Cu2+ + SO42- + H2O

CuO + H2SO4 Cu2+ + SO42- + H2O

Ejercicio:¿Qué volumen en mililitro, de ácido sulfúrico 5,6 M se requiere como mínimo, para lixiviar todo el Cobre presente en 500 g de mineral cuya ley es 1,2 %, suponiendo que sólo contiene atacamita, CuCl2 3 Cu(OH)2 e impurezas inertes?

g 500

x

mineral g 100

Cu de g 1,2

CuCl2 3 Cu(OH)2 + 4 H2SO4 4 Cu2+ + 4 SO42- + 6 H2O + 2 HCl

X = 6 g de Cu

x

g 6

mol 1

Cu de g 63,5 X = 0.0945 mol de Cu

Cu de mol 0,0945

x

Cu de mol 4

atacamita mol 1 X = 0.0236 mol atacamita

CuCl2 3 Cu(OH)2 + 4 H2SO4 4 Cu2+ + 4 SO42- + 6 H2O + 2 HCl

x

atacamita mol 0.0236

SOH de mol 4

atacamita mol 1

42

X = 0.0944 mol H2SO4

x

mol 0,0944

L 1

mol 5,6

X = 0.01686 L solución de H2SO4

X = 16,9 mL solución de H2SO4

Reacción de electro obtención (EW)

La Electro obtención está basada en una reacción redox no espontánea. Requiere un flujo de electrones externos (corriente eléctrica) para forzar la reducción del catión Cúprico.

La cantidad de corriente que se suministra es proporcional a la masa de Cobre reducido que se obtenga.

Ocurre simultáneamente una reacción en el Cátodo (polo positivo) y en el Ánodo (polo negativo)

Reacción en el Cátodo:Cu2+ (ac) + 2e- Cu (s)

Reacción en el Ánodo:

H2O ½ O2 (g) + 2 H1+ (ac) + 2e-

Reacción Global:

Cu2+(ac) + H2O Cu(s) + ½ O2(g) + 2 H1+ (ac)

Leyes de Faraday

Segunda ley: las masas de diferentes sustancias depositadas o disueltas en un electrodo por un mismo número de culombios son proporcionales a sus pesos equivalentes.

Para descomponer un equivalente gramo de cualquier electrolito o para liberar un equivalente gramo de cualquier anión o catión se requiere la cantidad de 96500 culombios, esta cantidad de electricidad se denomina faradio (Constante de Faraday, F).

Primera ley: la masa de cualquier sustancia, depositada o disuelta en el electrodo, es proporcional a la cantidad de electricidad (culombios) que pasa a través del electrolito.

Ecuación de Faraday

Donde:m = masa de sustancia depositada en el electrodoI = intensidad de corriente en Amperest = tiempo de circulación de corriente en segundos.MM = Masa Molar de la especie depositada.Nº e = Número de electrones transferidosF = Constante de Faraday (96500 C/mol)

F x electrones Nº

Molar Masa x t x I m

Peso Equivalente

En reacciones REDOX, corresponde al Peso atómico o molecular dividido por el número de electrones intercambiados por la especie.

ostransferid electrones de número

molecular peso o atómico peso eEquivalentPeso

Tratamiento de minerales SULFURADOS

Flotación: Con reactivos de “flotación”, se obtiene selectivamente una pulpa rica en Cobre y Molibdeno.

Al secar la pulpa se obtiene “concentrado de Cobre”, que tiene una Ley de 25 a 40 % en Cobre.

Celdas de Flotación

Pulpa rica en Cobre y Molibdeno

Refinación de minerales Sulfurados:

Purificación pirometalúrgica: En hornos de fundición se obtiene con ayuda de fundentes y escorificantes, moldes de “Cobre Blister”.

La Refinación del Cobre Blister en Hornos RAF permite obtener ánodos que finalmente se purifican en planta EW formando Cátodos de Cobre.

Moldeo de Anodos RAF

Almacenamiento de Cobre Blister

Ejemplos de reacciones pirometalúrgicas:

2 Cu2S (s) + 3 O2 (g) 2 Cu2O (s) + 2 SO2 (g)

CuS (s) + 2 Cu2O (s) 5 Cu (s) + SO2 (g)

2 FeS (s) + 3 O2 (g) 2 FeO (s) + 2 SO2 (g)

FeO (s) + SiO2 (s) FeSiO3 (s)

(index)

Minería No metálica en Chile