Las técnicas de refinación empleadas por los productores de cobre dependen del tipo de mineral, así como de otros factores económicos y ambientales. Actualmente, alrededor del 80 por ciento de la producción mundial de cobre se extrae de fuentes de sulfuro.
Independientemente del tipo de mineral, el mineral de cobre extraído debe concentrarse primero para eliminar la ganga, los materiales no deseados incrustados en el mineral.
El primer paso en este proceso es triturar y pulverizar mineral en un molino de bolas o barras.
Sulfide Ores
Prácticamente todos los minerales de cobre de tipo sulfuro, incluyendo la calcocita (Cu 2 S), la calcopirita (CuFeS 2 ) y la covelita (CuS), se tratan mediante fundición.
Después de triturar el mineral en un polvo fino, se concentra mediante flotación por espuma, lo que requiere mezclar el mineral en polvo con reactivos que se combinan con el cobre para hacerlo hidrófobo. La mezcla luego se baña en agua junto con un agente espumante, que estimula la formación de espuma.
Los chorros de aire se disparan a través del agua formando burbujas que hacen flotar las partículas de cobre repelentes al agua hacia la superficie. La espuma, que contiene aproximadamente 30 por ciento de cobre, 27 por ciento de hierro y 33 por ciento de azufre, se desnata y se toma para asar.
Si las impurezas económicas y menores que puedan estar presentes en el mineral, tales molibdeno , plomo , oro y plata , también se pueden procesar y eliminar en este momento a través de la flotación selectiva.
A temperaturas entre 932-1292 ° F (500-700 ° C), gran parte del contenido de azufre restante se quema en forma de sulfuro gaseoso, dando como resultado una mezcla de calcina de óxidos de cobre y sulfuros.
Los fundentes se agregan al cobre calcinado, que ahora tiene un 60 por ciento de pureza, antes de volver a calentarse, esta vez a 2192 ° F (1200 ° C).
A esta temperatura, los flujos de sílice y piedra caliza se combinan con compuestos no deseados, como óxido ferroso, y los llevan a la superficie para eliminarlos como escoria. La mezcla restante es un sulfuro de cobre fundido denominado 'mate'.
El siguiente paso en el proceso de refinación es oxidar el líquido mate para eliminar el hierro y, de nuevo, quemar el contenido de sulfuro en forma de dióxido de azufre. El resultado es 97-99 por ciento de cobre blister. El término "cobre blister" proviene de las burbujas producidas por el dióxido de azufre en la superficie del cobre.
Para producir cátodos de cobre de calidad comercial, el cobre blíster debe primero verterse en los ánodos y tratarse electrolíticamente. Sumergido en un tanque de sulfato de cobre y ácido sulfúrico, junto con una lámina de partida de cátodo de cobre puro, el cobre blister se convierte en el ánodo de una celda galvánica. Los blancos de cátodo de acero inoxidable también se utilizan en algunas refinerías, como la Mina de Cobre Kennecott de Río Tinto en Utah.
A medida que se introduce la corriente, los iones de cobre comienzan a migrar hacia el cátodo, o lámina de inicio, formando un 99.9-99.99% de cátodos de cobre puro.
Procesamiento de óxido de mineral y SX / EW
Después de triturar minerales de cobre de tipo óxido, como azurita (2CuCO3 · Cu (OH) 3), brochantita (CuSO4), crisocola (CuSiO3 · 2H2O) y cuprita (Cu2O), se aplica ácido sulfúrico diluido al superficie del material en las almohadillas de lixiviación o en los tanques de lixiviación.
A medida que el ácido se filtra a través del mineral, se combina con el cobre, produciendo una solución débil de sulfato de cobre.
La llamada solución de lixiviación "preñada" (o licor de gestación) se procesa usando un proceso hidrometalúrgico conocido como extracción por solvente y electro-obtención (o SX-EW).
La extracción con solvente implica extraer el cobre del licor preñado utilizando un solvente orgánico o extractante. Durante esta reacción, los iones de cobre se intercambian por iones de hidrógeno, lo que permite que la solución ácida se recupere y reutilice en el proceso de lixiviación.
La solución acuosa rica en cobre se transfiere luego a un tanque electrolítico donde se produce la parte de electroobtención del proceso. Bajo carga eléctrica, los iones de cobre migran de la solución a los cátodos de cobre iniciadores que están hechos de lámina de cobre de alta pureza.
Otros elementos que pueden estar presentes en la solución, como el oro, la plata, el platino , el selenio y el telurio , se acumulan en el fondo del tanque como "lodos" y se pueden recuperar mediante un procesamiento posterior.
Los cátodos de cobre con electrodos ganados son de pureza igual o mayor que los producidos por la fundición tradicional, pero requieren solo de un cuarto a un tercio de la cantidad de energía por unidad de producción.
El desarrollo de SX-EW ha permitido la extracción de cobre en áreas donde no hay ácido sulfúrico disponible o no se puede producir a partir de azufre en el cuerpo de mineral de cobre, así como de minerales de sulfuro viejos que se han oxidado por exposición a lixiviación de aire o bacterias y otros materiales de desecho que anteriormente se habrían desechado sin procesar
De forma alternativa, el cobre puede precipitarse de la solución preñada mediante cementación con chatarra. Sin embargo, esto produce un cobre menos puro que SX-EW y, por lo tanto, se utiliza con menos frecuencia.
Lixiviación in situ (ISL)
La lixiviación in situ también se ha utilizado para recuperar cobre de áreas adecuadas de depósitos de mineral.
Este proceso implica la perforación de pozos y el bombeo de una solución de lixiviado, generalmente ácido sulfúrico o clorhídrico, al cuerpo del mineral. El lixiviado disuelve los minerales de cobre antes de que se recupere a través de un segundo pozo. El refinado adicional mediante SX-EW o precipitación química produce cátodos de cobre comercializables.
ISL a menudo se lleva a cabo en mineral de cobre de baja ley en rebajes rellenados (también conocido como lixiviación en seco) en áreas excavadas de minas subterráneas.
Los minerales de cobre más susceptibles a ISL incluyen los carbonatos de cobre malaquita y azurita, así como la tenorita y la crisocola.
El Servicio Geológico de los EE. UU. Estima que la producción minera mundial de cobre alcanzó los 16,1 millones de toneladas métricas en 2011. La principal fuente de cobre es Chile, que produce aproximadamente un tercio del suministro mundial total. Otros grandes productores incluyen EE. UU., China y Perú.
Debido al alto valor del cobre puro, una gran parte de la producción de cobre proviene ahora de fuentes recicladas. En los Estados Unidos, el cobre reciclado representa aproximadamente el 32 por ciento del suministro anual. A nivel mundial, se estima que este número se acerca al 20 por ciento.
El mayor productor corporativo de cobre en el mundo es la empresa estatal chilena Codelco. Codelco produjo 1,76 millones de toneladas métricas de cobre refinado en 2010, o alrededor del 11% de la producción mundial total. Otros grandes productores incluyen Freeport-McMoran Copper & Gold Inc., BHP Billiton Ltd. y Xstrata Plc .
Fuentes
Schoolscience.co.uk. Cobre: un elemento vital. Minería de cobre.
URL: http://resources.schoolscience.co.uk/cda/14-16/cumining/copch2pg2.html
Wikipedia. Técnicas de extracción de cobre.
URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Copper_extraction
Asociación de Desarrollo de Cobre. Producción.
URL: https://www.copper.org/education/copper-production/