Procesamiento y Metalurgia del Cobre: Desde Aleaciones hasta Electro-obtención

Metales No Ferrosos y Aleaciones de Cobre

Aleaciones de Cobre

• Latón: Cobre y zinc.
• Bronce: Cobre y estaño, más otros metales (ej. bronce con aluminio, plomo, etc.).

Propiedades del Cobre

Propiedades Eléctricas

• Resistividad Eléctrica: $1,7241 \, (\mu \Omega \cdot \text{cm})$.
• Conductividad: El cobre chileno presenta una conductividad del 101-102% respecto al estándar mundial.

Propiedades Mecánicas

• Esfuerzo (Sigma, $\sigma$): $2300 \, \text{kg/cm}^2$.
• Módulo de Elasticidad (E): $600 \, \text{kg/cm}^2$.
• Elongación (Épsilon, $\epsilon$): 33%.

Otras Propiedades

• Corrosión: Resistente, dado que posee una barra protectora natural.
• Soldabilidad: Solo autógena.
• Deformación Plástica: Excelente en frío o caliente.

Procesos de Obtención

• Sulfuro de Cobre (Cu): Se procesa mediante Pirometalurgia.
• Óxido de Cobre (Cu): Se procesa mediante Hidrometalurgia.

Procesos de Concentración y Reducción

Molienda

a) Molienda Convencional

• Utiliza cilindros metálicos de $5 \, \text{m}$ de diámetro ($\phi$) y $7 \, \text{m}$ de largo.
• Medios de molienda: Barras de acero ($\phi = 3,5''$ y $6 \, \text{m}$ de largo) y bolas de acero ($\phi = 3,5''$).

b) Molienda SAG (Semi-Autógena)

• Utiliza cilindros de $11 \, \text{m}$ de diámetro ($\phi$) y $4,6 \, \text{m}$ de largo.
• Medios de molienda: Bolas de acero ($\phi = 3,5''$).
• Resultado: Material con un diámetro final de $180 \, \mu \text{m}$ (preconcentrado de cobre).

Flotación

Proceso utilizado para separar selectivamente los minerales valiosos.

• Espumante: Genera burbujas resistentes.
• Colectores: Impregnan las burbujas con Cobre (Cu) y Molibdeno (Mo).
• Depresor: Evita la impregnación de otros metales.
• Cal: Estabiliza el pH.

Hidrometalurgia: Lixiviación y Electro-obtención

Lixiviación

Proceso que no requiere fundición.

Etapas Principales del Proceso Lixiviación-Extracción por Solvente-Electro-obtención (L-SX-EW)

1. Procesos Previos (Chancado y Molienda).
2. Lixiviación en Pilas.
3. Extracción por Solventes.
4. Electro-obtención.

Preparación del Material (Chile)

• Chancado: Permite un tamaño de lixiviación de $100-250 \, \text{mm}$.
• Molienda: Material fino de $5-10 \, \mu \text{m}$.

Aglomeración

Permite preparar el material para la lixiviación.

Aglomeración por Humedad

• Método simple y eficaz: Aplicación de agua por cintas transportadoras.
• Cuando el material se deposita en las pilas, no se le agrega humedad adicional; esto evita que las partículas finas queden flotando en el aire.
• Duración del proceso: 24 horas.

Formación de Pilas y Riego

• Se coloca una serie de tuberías para captar el material.
• Solución Pre-clorada (Lixiviante): Líquido que contiene ácido sulfúrico y partículas de cobre.
• Soluciones Fuertes: $30-50 \, \text{g/L}$.
• Soluciones Débiles: $10 \, \text{g/L}$.

Extracción por Solvente (SX)

Método más económico y eficaz para purificar, concentrar y separar el metal.

• El proceso consiste en sacar el metal y dejar las impurezas, o viceversa.
• Lo más utilizado es que las impurezas queden abajo y el metal (llamado ion metálico) quede arriba.

Electro-obtención (EW)

Proceso final para obtener cobre de alta pureza.

• La celda contiene 69 cátodos en su interior.
• Duración del ciclo: $6-7$ días.
• Resultado: Cobre electrolítico con una pureza del 99,99%.
• Características de las placas: $3-4 \, \text{cm}$ de espesor y un peso aproximado de $40 \, \text{kg}$.