Proceso de obtención de cobre: Desde la concentración hasta la fundición

Concentración de Cobre

El objetivo de esta etapa es liberar y concentrar las partículas de cobre presentes en los sulfuros. El proceso se divide en tres fases:

1. Chancado
2. Molienda
3. Flotación

1. Chancado

En esta fase, el mineral granulado se reduce a 1/2 pulgada. El proceso se realiza en tres etapas:

• Chancador primario: Reduce el mineral a 8 pulgadas.
• Chancador secundario: Reduce el mineral a 3 pulgadas.
• Chancador terciario: Reduce el mineral a 1/2 pulgada.

Los equipos utilizados son de grandes dimensiones y trituran las rocas con movimientos vibratorios.

2. Molienda

En esta fase, el mineral proveniente de los chancadores se reduce aún más, hasta alcanzar un tamaño de 0.18 cm. Se agrega agua al material mineralizado para formar un fluido lechoso, junto con los reactivos necesarios para la siguiente etapa de flotación. Existen dos tipos de molienda:

• Molienda convencional: Se realiza en dos etapas:
  • Molino de barras: Contiene barras de acero de 3.5 pulgadas y recibe el material del chancador terciario.
  • Molino de bolas: Con 4.9 m de diámetro y 7.3 m de ancho, está ocupado en un 35% de su capacidad por bolas de acero de 3.5 pulgadas. En 20 minutos, reduce un 80% del mineral a 0.18 cm.
• Molienda SAG: Los molinos SAG (semi-autógenos), de 11 m de diámetro y 4.6 m de ancho, son más eficientes y acortan el proceso de chancado y molienda. Reciben el material del primer chancador, el cual se mezcla con agua y cal. El material se reduce por su propia acción y por la acción de bolas de 5 pulgadas que caen libremente al girar el molino.

3. Flotación

Este proceso fisicoquímico separa los minerales sulfuros de cobre de otros minerales. La pulpa proveniente de la molienda, que ya contiene los reactivos necesarios, se introduce en celdas de flotación. Desde el fondo, se burbujea la mezcla con aire y se agita constantemente.

Los reactivos utilizados son:

• Reactivos espumantes: Producen burbujas resistentes.
• Reactivos colectores: Impregnan las partículas de sulfuros de cobre y de molibdeno para que se separen del agua (efecto hidrofóbico).
• Reactivos depresantes: Provocan el efecto inverso de los reactivos colectores, evitando la recolección de otros minerales como la pirita, un sulfuro que no contiene cobre.
• Otros aditivos: La cal estabiliza la acidez de la mezcla a un valor de pH determinado.

En la flotación, se recupera también un 49% de molibdenita, y el total del proceso aumenta la concentración de cobre del 1% al 31%.

Extracción por sulfuros: Fundición

La fundición recibe el concentrado de cobre al 31% y lo somete a pirometalurgia para transformarlo en cobre metálico, separándolo de otros metales (azufre, sílice y hierro). Sus etapas son:

a) Recepción y muestreo

Se reciben concentrados de diferentes procedencias, se muestrean y se clasifican según su contenido de cobre, hierro, azufre, sílice y humedad. Esta información es crucial para el proceso de fusión. La humedad máxima permitida es del 8%, ya que un valor superior dificulta el proceso.

b) Fusión

Se busca el cambio de estado de sólido a líquido para separar el cobre de otros elementos. La temperatura de trabajo es de 1200 °C. Los minerales pesados se depositan en el fondo. Se utilizan dos tipos de horno:

• Horno de reverbero: Para la fusión tradicional.
• Convertidor Modificado Teniente (CMT): Fusiona y convierte simultáneamente. Se carga con concentrado de cobre y sílice (que capta el hierro de los sulfuros fundidos). En el CMT, los elementos se separan en fases según su peso:
  • Metal blanco: La parte más pesada del material fundido, con un 70-75% de cobre.
  • Escoria: La parte liviana del fundido.

c) Conversión

Se realiza un tratamiento para obtener mayor pureza del cobre. Se utilizan los hornos Pierce-Smith (reactores cilíndricos de 4.5 m de diámetro y 11 m de largo que procesan por separado el eje del horno de reverbero y el metal blanco). De esta conversión se obtiene el cobre blister, con una pureza del 96%.