METALURGIA DEL COBREIntroduccinMina: El mineral se retira del yacimiento, mediante el uso de explosivos y maquinaria pesada la que se transportada a etapas posteriores de tratamiento.Conminucin o reduccin de tamao: Debido a que los minerales se encuentran asociados a la ganga, se hace necesaria la reduccin de tamao de manera que exista una liberacin de los granos mineral desde la matriz. La reduccin de tamao es la etapa de mayor consumo energtico, por lo que ella debe ser ptima para asegurar una buena liberacin de las partculas y evitar la sobremolienda que provocara un aumento en el consumo energtico, adems de generar partculas demasiado finas, las que perjudican la etapa global de concentracin. La conminucin comienza con el chancado primario de grandes trozos de mineral por accin de fuerzas de compresin. Como el producto generado tiene un tamao demasiado grande para el tratamiento metalrgico de concentracin, se hace necesario etapas posteriores de molienda, con el objeto de obtener un tamao optimo.El cobre est presente en la corteza terrestre en forma de minerales sulfurados y oxidados, teniendo para cada uno dos vas de tratamiento; el tratamiento pirometalrgico para los sulfuros y tratamiento hidrometalrgico para los xidos.TRATAMIENTO DE MINERALES OXIDADOS DE COBRE.Introduccin.Los minerales oxidados no se pueden concentrar eficientemente por flotacin espumante y por lo tanto se tratan con tcnicas hidrometalrgicas, es decir por lixiviacin (LX) seguida por la precipitacin o electrlisis de la especie de inters que esta en la solucin.Los minerales a lixiviar son preparados mecnicamente, con una reduccin de tamao adecuada de modo de exponer una gran superficie que permita un contacto intimo entre la solucin y la superficie del mineral y una etapa de aglomeracin en la cual se consigue la adhesin de partculas finas a las ms gruesas, permitiendo una distribucin uniforme de tamao en la alimentacin a pilas de lixiviacin.Los mtodos de lixiviacin que se utilizan en la via hidrometalrgica son:Lixiviacin in situ, Lixiviacin en botadero, Lixiviacin en bateas, Lixiviacin agitada, Lixiviacin en pilas.

En los yacimientos de cobre de minerales oxidados, el proceso de obtencin de cobre se realiza en 5 etapas que trabajan como una cadena productiva, totalmente sincronizadas:

a) chancadob) aglomerado y curadoc) Lixiviacin en pilasd) Extraccin por solventee) Electro obtencin Primera etapa: Chancado La etapa de chancado es una etapa en donde el material proveniente de mina es reducido de tamao, lo anterior con el objetivo de liberar el mineral de inters.Liberar es aumentar la superficie de exposicin del mineral de inters para que este pueda ser concentrado en el proceso siguiente.La reduccin de tamao se lleva a cabo en 3 etapas.Una primaria que incluye generalmente chancador giratorio en donde el material entra con 60 de dimetro y se obtiene como producto material con 6 a 8 de dimetro.Una segunda etapa que incluye chancador de cono estndar, en donde el material ingresa con tamao de 6 a 8 y entrega como producto material de 2 a 3.Una tercera etapa que incluye chancador de cono cabeza corta, en donde el material ingresa con un tamao de 2 a 3 y entrega como producto material de a 3/8 .Todos los chancadores poseen un clasificador mecnico en la descarga llamado harnero, el cual tiene como objetivo clasificar el material obtenindose 2 flujos un sobre tamao, que es el material que queda sobre el harnero y el bajo tamao que es el material que pasa la malla, es decir, tiene tamao optimo por lo tanto pasa directo al siguiente proceso.El material que queda sobre el harnero es el que ingresa al chancador secundario.Se repite el procedimiento en el chancador secundario y el material sobretamao pasa al chancador terciario.En el chancador terciario el material sobretamao se devuelve al chancado terciario, aqu se forma una carga circulante y se crea un circuito cerrado.

Segunda etapa: Aglomerado y curadoEl aglomerado es la etapa en donde el mineral sufre su primer cambio quimico.En esta etapa se irriga el material por primera vez con agua y acido sulfrico, ( por lo general es refino y acido para ahorrar agua y acido).dentro de un tambor giratorio llamado tambor aglomerador.El material tiene dentro del tambor un tiempo de residencia de 1,5 minutos aprox. Y los cambios son:Fsico: se forman glomeros por la unin de partculas finas con finas o finas con gruesas, dando la apariencia de un mineral de mayor tamao.Quimico : ocurre la sulfatacin, que es la formacin de los primeros cristales de sulfato de cobre. Debido al intercambio ionico que ocurre al reaccionar el cido con el mineral de cobre.CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2OEsto ocurre mientras el material se cura en las correas por donde se transporta hacia la siguiente etapa.

Tercera etapa: lixiviacin en pilas (LX)La lixiviacin es un proceso hidrometalrgico que permite obtener el cobre de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una disolucin de cido sulfrico y agua. Este proceso se basa en que los minerales oxidados son sensibles al ataque de soluciones cidas.Esta lixiviacin consiste en la construccin de unos montones perfectamente definidos y controlados de un mineral, con una granulometra estudiada, de modo que asegura una recuperacin ptima. La preparacin de este tipo de lixiviacin requiere considerar una serie de factores, por nombrar algunos tenemos: la superficie dispuesta para formar la pila, sellar con capas impermeables la superficie de la base de modo de evitar prdidas por percolacin, dimensiones de la pila, talud o ngulo de inclinacin.a) Chancado: el material extrado de la mina (generalmente a rajo abierto), que contiene minerales oxidados de cobre, es fragmentado mediante chancado primario y secundario (eventualmente terciario), con el objetivo de obtener un material mineralizado de un tamao 100% -3/4. Este tamao es suficiente para dejar expuesto los minerales oxidados de cobre al ataque de la solucin cida.b) Formacin de la pila: el material chancado es llevado mediante correas transportadoras hacia el estanque de aglomeracin y curado, cuya finalidad es formar glmeros de material fino con medianos y gruesos producto de una irrigacin con una solucin de agua y cido sulfrico y que adems, inicia el camino el proceso de sulfatacin del cobre contenido en los minerales oxidados antes que se produzca la lixiviacin en la pila. Posteriormente, estos glmeros se transportan por una correa transportadora hacia el lugar donde se formar la pila.En su destino, el mineral es descargado mediante un equipo esparcido gigantesco (stacker o apilador), que lo va depositando ordenadamente formado un terrapln continuo de 6 a 8 m de altura: que corresponde a la pila de lixiviacin. Sobre esta pila se instala un sistema de riego por goteo y/o aspersores que van cubriendo toda el rea expuesta.Bajo las pilas de material a lixiviar se instala previamente una membrana impermeable sobre la cual se dispone un sistema de drenes (tuberas ranuradas) que permiten recoger las soluciones que se infiltran a travs del material.c) Sistema de riego: a travs del sistema de riego por goteo y de los aspersores, se vierte lentamente una solucin cida de agua con cido sulfrico en la superficie de las pilas. Esta solucin se infiltra en la pila hasta su base, reaccionando rpidamente. La solucin disuelve elcobre contenido en los minerales oxidados, formando una solucin de sulfato de cobre, la que es recogida por el sistema de drenaje, y llevada fuera del sector de las pilas en canaletas impermeabilizadas.El riego de las pilas, es decir, la lixiviacin se mantiene por 45 a 60 das, despus de lo cual se supone que se ha agotado casi completamente la cantidad de cobre lixiviable. El material restante o ripio es transportado mediante correas a botaderos donde se podra reiniciar un segundo proceso de lixiviacin para extraer el resto de cobre.De la lixiviacin se obtiene soluciones de sulfato de cobre (CuSO4) con concentraciones de hasta 6 gramos por litro (gpl) denominados PLS que son llevadas a diversos estanques donde se limpian eliminndose las partculas slidas que pudieran haber sido arrastradas. Estas soluciones de sulfato de cobre limpias son llevadas de extraccin por solvente.Cuarta etapa: extraccin por solvente (SX)En esta etapa la solucin que viene de las pilas de lixiviacin, es liberada de muchas impurezas y se concentra su contenido de cobre, pasando de 6gpl a 45gpl, mediante una extraccin inica.Por definicin la extraccin por solventes es un proceso fsico qumico de separacin, en el cual las especies solubles que estn en una cierta fase lquida se distribuye preferencial y selectiva en una segunda fase, tambin lquida, siendo ambas fase completamente inmiscibles entre s.El objetivo de la extraccin por solvente es conseguir una separacin y purificacin de un o ms metales de inters de las impurezas que los acompaan, elevando la concentracin de los metales disueltos, lo que implica una disminucin de los volmenes a procesar.La extraccin por solvente consiste fundamentalmente en dos operaciones secunciales:Extraccin:La solucin acuosa, normalmente una solucin rica de lixiviacin, es la fase portadora del metal, usualmente se le denomina PLS (pregnant leaching solution), es puesta en contacto con la fase orgnica conformada por el reactivo extractante disuelto en un diluyente orgnico. Como ambas fases son inmiscibles la mezcla se realiza por accin mecnica, ocurriendo una transferencia de la especie metlica disuelta en la fase acuosa a la fase orgnica donde se asocia qumicamente con el reactivo extractante. La fase acuosa pobre (referido) puede retornar al proceso de LX o someterse a otro proceso de neutralizacin y descarte.Re-Extraccin:En esta etapa se recupera la especie metlica de la fase orgnica cargada, normalmente con la regeneracin simultnea de las capacidades extractivas de la fase orgnica lo que permite utilizar nuevamente la fase orgnica en las etapas de extraccin.Quinta etapa: electroobtencin (EW)Esta corresponde al desarrollo de un proceso electrometalrgico mediante el cual se recupera el cobre disuelto en una solucin concentrada de cobre.Mediante el proceso de electroobtencin se recupera el cobre de una solucin electrolito concentrado para producir ctodos de alta pureza de cobre (99.99%) muy cotizado en el mercado.La solucin de cobre producto de la lixiviacin se recoge en canales y se lleva al proceso de extraccin por solvente y luego a electroobtencin.La solucin electroltica que contiene el cobre en forma de sulfato de cobre (CuSO4) es llevada a las celdas de electroobtencin que son estanques rectangulares, que tienen dispuestas en su interior y sumergidas en solucin, unas placas metlicas de aproximadamente 1 m2 cada una.Estas placas corresponden alternadamente a un nodo y un ctodo. Los nodos son placas de plomo que hacen las veces de polo positivo, ya que por stos se introduce la corriente elctrica,en tanto que los ctodos son placas de acero inoxidable, que corresponde al polo negativo, por donde sale la corriente.Todas las placas estn conectadas de manera de conformar un circuito por el que se hace circular una corriente elctrica continua de muy baja intensidad, la que entra por los nodos y sale por los ctodos.El cobre en solucin (catin, de carga positiva +2: Cu+2) es atrado por el polo negativo representado por los ctodos, por lo que migra hacia stos pegndose partcula por partcula en su superficie en forma metlica (carga cero).Una vez transcurridos seis a siete das en este proceso de electroobtencin, se produce la cosecha de ctodos. En este tiempo se ha depositado cobre con una pureza de 99,99% en ambas caras del ctodo con un espesor de 3 a 4 cm, lo que proporciona un peso total de 70 a 80 kg por ctodo.Cada celda de electroobtencin contiene 60 ctodos y la cosecha se efecta de a de 20 ctodos por maniobra. Los ctodos son lavados con agua caliente para remover posibles impurezas de su superficie y luego son llevados a la mquina despegadora, donde en forma totalmente mecanizada se despegan las hojas de ambos lados, dejando limpio el ctodo permanente que se reintegra al ciclo del proceso de electroobtencin.La electroobtencin es un proceso de electrometalurgia mediante el cual se recupera el cobre que se encuentra concentrado en la solucin de cobre (que se obtiene del proceso de lixiviacin) con el propsito de producir ctodos de alta pureza de cobre (99,99%), muy cotizados en el mercado.La electroobtencin es un proceso qumico que se realiza en celdas electrolticas.Primera etapa: obtencin del cobreEn este proceso, la solucin electroltica que contiene el cobre en forma de sulfato de cobre (CuSO4), es llevada a las celdas de electroobtencin, (especie de pequeas piscinas) que tienen dispuestas en su interior nodos (+) y ctodos (-) en orden. El nodo es una placa de acero inoxidable que corresponde el polo positivo por donde entra la corriente elctrica. El ctodo, tambin es una placa permanente de acero inoxidable, corresponde al polo positivo por donde entra la corriente elctrica. El ctodo, que tambin es una placa permanente de acero inoxidable, corresponde al polo negativo por donde sale la corriente elctrica. En estas celdas se aplica una corriente elctrica continua, de muy baja intensidad, la que entra por el nodo y sale por el ctodo. El cobre de la solucin de sulfato de cobre (Cu+2) es atrado por la carga negativa del ctodo y migra hacia l, depositndose en la superficie del ctodo permanente de acero inoxidable.Segunda etapa: cosecha de ctodosSu propsito es recoger ctodos en perfecto estado, con una pureza de 99,99%, los que sern embalados para su despacho a los lugares de embarque.Antes de la cosecha se pueden tomar muestras para asegurar la calidad de los ctodos.Una vez transcurridos siete das en el ciclo catdico, comienza la cosecha de ctodos. Esta cosecha se realiza siguiendo un orden establecido de tercios de celdas, lo que significa levantar 20 placas de acero inoxidables simultneamente (ctodos).Los ctodos son lavados enrgicamente con agua caliente para remover los restos de materiales e impurezas que pudieran haber quedado adheridos. Luego, deben ser removidas de los ctodos permanentes de acero inoxidable, para lo que se utilizan las maquinas despegadoras.Una vez que los ctodos han sido separados de los ctodos permanentes, son apilados, pesados y enzunchados para su despacho.De esta forma se producen los ctodos que tienen un 99,99% de cobre puro y que son transportados en camiones o en trenes hasta los puertos de embarque.Despus de 7 das de electro obtencin se realiza la cosecha de ctodos. La mquina cosechadora levanta 20 ctodos de una vez.