Quimica Minera

Química Minera

Docente: Diane Trigo Zepeda Ecólogo Marino, mención Impacto Ambiental

(Universidad de Antofagasta) Magister en medio Ambiente, mención Gestión y

Ordenamiento Ambiental (Universidad de Santiago de Chile)

Auditor Líder en Sistema de Gestión Integrado (Universidad de Santiago de Chile)

INTRODUCCIÓN

La economía de un país se organiza en torno a la posibilidad de explotar diferentes recursos disponibles. Chile es un país cuya economía se despliega, principalmente, en torno a la explotación de sus recursos naturales.

06-08-2015 Docente: Diane Trigo Zepeda 2

Recursos naturales

Energéticos Hídricos Minerales

Metálicos

Cobre

Hierro

Plata

Oro

Manganeso

No-Metálicos

Caliza Yodo Salitre Azufre Combustibles

Minerales

Carbón

Petróleo

Biológicos

PROCESOS QUIMICOS

• Lixiviación: se extrae el concentrado regando líquidos lixiviantes, solución acuosa de un acido, una base o una sal, sobre pilas de minerales amontonados sobre materiales impermeables. Al costado de cada pila las canaletas recolectan las soluciones.

• Biolixiviación: se emplean microorganismos para recuperar metales como el cobre y el oro.



• Piro-metalurgia: Considera el calentamiento del concentrado a elevada temperatura.

• Tostación: el calentamiento en presencia del oxigeno atmosférico produce la oxidación del material o la reducción hasta metal.

• Calcinación: el calentamiento descompone la mena y libera un producto volátil.


• Electrometalurgia: Refinación de un metal aplicando electrolisis en una sal fundida o en una solución acuosa del material procesado


LA MINERIA METALICA

Chile es un país de grandes reservas de minerales. Dentro de la minería metálica se destaca la producción de Cu, Fe, Mo, Mg, Pb, Zn, Au y Ag. De estos productos, los de mayor interés son el cobre y molibdeno.


El Cobre: En Chile, la minería del cobre se encuentra compartida entre empresas privadas y empresas del Estado. CODELCO Chile, la Corporación del Cobre, es una empresa estatal autónoma, la más grande del país en la minería del cobre y la principal productora de cobre del mundo.

EL COBRE Propiedades Físicas

Posee un color rojizo

Tiene un brillo metálico

Alta conductividad térmica y eléctrica

Permite formar aleaciones

Resiste la corrosión y la oxidación

Solido a temperatura ambiente

Es dúctil y maleable

Su punto de fusión es de 1083 °C

Su punto de ebullición es de 2350 °C


Propiedades Químicas

Se identifica con el símbolo Cu

Su N° Atómico es 29 y su N° másico es 63,54 g/mol

Se clasifica como metal de transición

Posee bajos estados de oxidación (+2 y +1)

Tiene una electronegatividad de 1,9

Posee una densidad de 8,96


Extracción El cobre se extrae de dos formas:

• A rajo abierto: se hace cuando una mina presenta una forma regular y el mineral esta ubicado en la superficie y el material estéril que lo cubre pueda ser retirado con facilidad. Por medio de detonaciones puede ser separado y luego ser transportado por estas mismas vías en grandes camiones.

• Subterránea: se realiza cuando un yacimiento presenta una cubierta de material estéril muy espesa. para ello se realizan distintos tipos de faenas bajo el suelo, las cuales pueden ser horizontales en túneles o galerías, verticales en piques o inclinadas en rampas.


Después de la extracción Luego de la extracción directa de la mina, se selecciona el material en dos:


Mena: es la piedra mineral de la cual se puede extraer

un elemento mediante procesos.es la llevada al

proceso de molienda.

Ganga: material que no presta utilidad a la hora de extraer elementos o bien la extracción de este a partir

de la piedra es muy costosa.se descarta para

llevar a molienda.

Chancado y molienda

Chancado es la etapa en la cual grandes molinos reducen las rocas a un tamaño uniforme de no mas de 1,2 cm. Luego viene un segundo proceso ,la molienda, en la cual se continua reduciendo el material, hasta llegar a unos 0,18 mm.

Es esta parte, el proceso del cobre puede tomar dos caminos: si el mineral es tipo sulfuros, va a ser procesado por fundición y electro refinación o si el mineral es del tipo oxido se va a procesar a través de lixiviación y electro-obtención.


Procesos para Cobre Oxidado Existen 2 procesos ocupados si se tiene como base cobre oxidado: 1. La lixiviación : a partir del material de la molienda se generan pilas de

lixiviación, compuestas por mineral fino de cobre oxidado y regado por una solución de acido sulfúrico ( durante 45 a 60 días),la cual se mezcla con el cobre pulverizado, luego se filtra esta solución de sulfato de cobre y se realiza una extracción por solventes donde se purifica y concentra mas la solución de sulfato de cobre mediante una resina que genera una solución electrolito.


Procesos para Cobre Oxidado 2. Electro-obtención: la solución electrolítica que contiene el cobre en forma

de sulfato de cobre(CuSO4) es llevada a las celdas de electro-obtención. Estas placas corresponden alternadamente a un ánodo o un cátodo. Los ánodos son placas de plomo que hacen las veces de polo positivo, ya que por estos se introduce la corriente eléctrica, en tanto que los cátodos son placas de acero inoxidable ,que corresponde al polo negativo, por donde sale la corriente.

.


Proceso de Cobre Sulfatado

Para el cobre sulfatado existen 3 grandes procesos de obtención: la flotación, la fundición y eletro-refinición.

1. En la flotación, una vez realizada la molienda se vierte el contenido en una solución con reactivos y detergentes , generando espuma que atrapan el cobre y algunos minerales sulfatados para poder llevarlos al siguiente proceso.

2. Fundición: mediante este proceso se separa el cobre de otros elementos e impurezas, debido a la alta temperatura de ebullición de este, el proceso se debe llevar a altas temperatura, las cuales generan moldes de cobre llamados ánodos.


3. Electro-refinación: mediante la aplicación de corriente eléctrica el cobre del ánodo es depositado en un cátodo, el cual resulta con un 99,97% de pureza.


Elemento Químico

• Un elemento químico es una sustancia pura o especie química definida, cuyas propiedades intrínsecas lo diferencian de otros elementos.

• Así el elemento oro tiene propiedades diferentes al elemento hierro o al elemento oxígeno, lo que no quita para que el oro y el hierro tengan más en común entre sí que con el oxígeno.


Símbolo químico

• Los símbolos químicos son abreviaciones o signos que se utilizan para identificar los elementos y compuestos químicos. Fueron propuestos en 1814 por Berzelius en remplazo de los símbolos alquímicos y los utilizados por Dalton en 1808 para explicar su teoría atómica.

• La mayoría de los símbolos químicos se derivan de las letras griegas del nombre del elemento, principalmente en latín, pero a veces en inglés, alemán, francés o ruso.


Valencia y Número de oxidación

Valencia • En química, la

valencia, también conocida como número de valencia, es una medida de la cantidad de enlaces químicos formados por los átomos de un elemento químico.

• Tabla de Valencias de los elementos


Halógenos Anfígenos Nitrogenoides Carbonoides

1, 3, 5, 7 2, 4, 6 3, 5 2, 4

Cloro Oxígeno Nitrógeno

Fluor Selenio Fósforo Silicio

Yodo Azufre Antimonio Carbono

Bromo Telurio Boro

Arsénico

Número de Oxidación

Se denomina número de oxidación a la carga que se le asigna a un átomo cuando los electrones de enlace se distribuyen según ciertas reglas prácticas un tanto arbitrarias. Tales reglas prácticas son:


1.- En las sustancias simples, es decir las formadas por un solo elemento, el número de oxidación es 0. Por ejemplo: Au, Cl2, S8.

2.- El oxígeno, cuando está combinado, actúa frecuentemente con -2, a excepción de los peróxidos, en cuyo caso actúa con número de oxidación -1.

3.- El Hidrógeno actúa con número de oxidación +1 cuando está combinado con un no metal, por ser éste más electronegativo; y con -1 cuando está combinado con un metal, por ser éste más electropositivo.


En los iones monoatómicos, el número de oxidación coincide con la carga del ión.Por ejemplo: Na+ +1; S²⁻ -2; Al³⁺ +3

Recordar que los elementos de los grupos IA (1) y IIA (2) forman iones de carga +1 y +2 respectivamente, y los del VIIA (17) y VIA(16), de carga –1 y –2 cuando son monoatómicos.

Recordar que los elementos de los grupos IA (1) y IIA (2) forman iones de carga +1 y +2 respectivamente, y los del VIIA (17) y VIA(16), de carga –1 y –2 cuando son monoatómicos.

La suma de los números de oxidación es igual a la carga de la especie; es decir, que si se trata de sustancias, la suma será 0, mientras que si se trata de iones, será igual a la carga de éstos.

a. Para calcular el número de oxidación del S en el Na2SO3, no podemos recurrir a la tabla periódica, ya que da varios números para este elemento. Nos basaremos en los elementos

que no tienen opción, que son el Na: +1 y el O: -2

+1 X -2

Na2 S O3

La suma de los números de oxidación en este caso debe ser igual a 0, ya que la especie en cuestión no posee carga residual:

(+1) × 2 + X + (-2) × 3 = 0

2 + X - 6 = 0

X = + 4

+1 +4 -2

Na2 S O3

En este caso, como hay un solo átomo de S, la totalidad de la carga le corresponde a él.


La Materia: Sustancia Puras y Mezclas

• Materia: Por definición materia es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Desde el punto de vista químico(composición y tamaño de partículas),puede presentarse como una sustancia pura y como mezcla de sustancias

Sustancias puras • Tienen una composición definida y constante, con propiedades físicas y

químicas características. • No pueden descomponerse en otras mas simples por métodos físicos • Las sustancias puras pueden representarse por símbolos o formulas químicas

Ejemplo :el cobre (Cu) y el agua (H2O)

Elementos químicos: Se constituyen por átomos de la

misma clase No pueden ser descompuestos

en sustancias mas simples por métodos físicos o químicos.

Se representan por símbolos químicos .

Ejemplo: el cobre (Cu) ,el aluminio(Al)

Compuestos químicos: Están formados por átomos de dos o mas

elementos unidos mediante enlaces químicos ,en proporciones definidas( cantidades fijas y exactas).

Pueden ser descompuestos en sustancias mas simples por métodos químicos.

Se representan por formulas químicas. Ejemplos: el agua (H2O)y la sal de cocina(NaCl)

Mezclas Son una combinación de dos o mas sustancias que no reaccionan entre

si ,es decir, cada sustancia conserva sus propiedades características.

Pueden se separados por métodos físicos.

No se representan mediante símbolos o formulas.

Ejemplos: bebidas, la sangre, el aire

Mezclas heterogéneas: Sus componentes no están

uniformemente distribuidos Los componentes conservan sus

propiedades individuales Entre las mezclas heterogéneas se

encuentran las suspensiones y los coloides.

Ejemplo: el aceite con el agua

Mezclas homogéneas: Sus componentes están

distribuidos de manera uniformes Cada porción de la mezcla posee

idénticas propiedades Son también llamadas

disoluciones químicas. Ejemplos: las bebidas y el agua potable

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