Flujograma Metalúrgico del Cobre: De la Extracción a la Refinación Electrolítica
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Proceso de Producción de Cobre: Etapas de Concentración y Refinación
El proceso de obtención de cobre de alta pureza involucra una serie de etapas fisicoquímicas y metalúrgicas, que van desde la preparación inicial del mineral hasta la refinación final.
I. Preparación y Concentración de Minerales
Perforación, Tronadura y Extracción
Etapa inicial de la minería, donde se fragmenta y extrae el mineral de la mina para su posterior procesamiento.
Molienda
Consiste en la reducción fina de tamaño de las partículas, buscando liberar los sulfuros de cobre de la ganga. El objetivo es obtener partículas menores a los 10 mm. El equipo principal utilizado es el molino rotatorio.
Clasificación (Hidrociclón)
En el hidrociclón se separan los finos de los gruesos. Los finos pasan al siguiente proceso (flotación), mientras que los gruesos retornan a los molinos para continuar con la reducción de tamaño.
Planta Concentradora de Flotación
El material fino pasa por las celdas de flotación. Este proceso se basa en el fenómeno de tensión superficial, separando los componentes hidrófilos (ganga) de los hidrófobos (sulfuros). El sulfuro de cobre, que es hidrófobo, se adhiere a las burbujas de la espuma y se concentra en la superficie.
Espesador (Decantador)
El espesador separa el concentrado mediante un mecanismo de sedimentación continua. Por medio del asentamiento por gravedad de los sólidos suspendidos, estos se separan del líquido para obtener una pulpa. En esta etapa, el concentrado ya ha superado el 50% de contenido de cobre.
II. Pirometalurgia y Obtención de Cobre Blister
Secado
Utilizando tambores rotatorios, se reduce el contenido de humedad de la pulpa, generando una pulpa más seca.
Horno de Secado
Los gases de combustión calientes, que circulan en contracorriente, secan el concentrado, dejando un polvo negro. Al eliminar el agua, la concentración de cobre alcanza aproximadamente el 70%.
Fundición
En esta etapa, el sulfuro de cobre se convierte en cobre metálico y anhídrido sulfuroso (SO₂). El SO₂ se recupera como materia prima para la fabricación de ácido sulfúrico. El cobre fundido se deposita en el convertidor y luego se vierte en crisoles móviles.
Refino Térmico
El cobre pasa por hornos de refino, que constan de dos etapas:
- Etapa de Oxidación: El oxígeno oxida los no metales (impurezas), que se eliminan por una chimenea.
- Etapa de Reducción: Se utiliza combustible (generalmente gas natural metano) para reducir el óxido de cobre a cobre metal.
El producto obtenido es el cobre blister, con una pureza que oscila entre el 96% y el 98% de cobre.
III. Refinación Electrolítica
Electrorefinación de Cobre
Este proceso busca alcanzar la máxima pureza del cobre. Los ánodos son placas solubles de cobre blister. Estos ánodos se disuelven en una disolución de ácido sulfúrico, generando un electrolito de sulfato de cobre.
El cobre migra a través del electrolito y se adhiere al cátodo. El cobre puro se deposita en el cátodo, mientras que las impurezas (el diferencial) se depositan en el fondo de la celda como barro anódico. Este barro es valioso, ya que contiene metales preciosos como oro, plata y platino.
El producto final es el cobre de alta pureza, conocido como cobre catódico, que es prácticamente indistinguible en su composición.