Procesos Químicos del Cobre
M Sc Ing ° NELSON HGO RAMÍREZ SICHE
Equivalencias: Una Libra = 1 Lb = 0,45359 Kg = 453,59 g Una Ton elada = 1 Ton = 1000 Kg 1000 Kg = 2.204,63 Lb
Glosario minero
Ganga : fracción de silicatos o de otros minerales sin interés o que para un yacimiento no presentan valor, pero que para otros si lo tienen. Mena : es un mineral del que se puede extraer un elemento, generalmente un metal, por contenerlo en cantidad suficiente para ser aprovechado. Yacimiento : Genéricamente es una concentración significativa de materiales o elementos interesantes para algún tipo de ciencia. Veta : Un filón o veta es el relleno de minerales que ha colmado una fisura o fractura en la corteza terrestre por procesos lentos de cristalización acumulativa. Estéril : parte sin valor comercial que se obtiene luego de extraer mediante procesos mineros los componentes de interés.
Los minerales de cobre se clasifican en: Min eral oxi dado : Aquellos que contienen oxígeno en su fórmula.
Min eral sul fur ado : los que presentan azufre en su fórmula.
Ejempl os de mi nera les de C ob re: Nombre
Fórmula
Calcantita
CuSO 45H2O
Atacamita
CuCl 23Cu(OH) 2
Cuprita
Cu 2O
Tenorita
CuO
Calcosina
Cu 2S
Covelina
CuS
Calcopirita
Cu
2S
Fe2S3
(index)
Ley del mineral: Se entiende como la composición porcentual del metal o componente de valor comercial que se encuentra presente por cada 100 g de mineral o muestra.
Ley
masa componente x 100 masa muestra
Ejercicio: Al tratar 500 g de mineral de Cobre, mediante lixiviación y posterior cementación, se obtuvo 250 mL de solución cuya concentración es 0,35 M en Cu2+, ¿Cuál es la ley del mineral? Cmolar
moles
masa (g)
volumen(L)
MM x V (L)
masa Cmolar x MM x V (L)
g masa 0,35 mol L x 63,5 mol x 0,25 L
Ley
5,556 g de Cu
5,556 g x 100 1,11% 500 g
Ley d el Min eral :
Los p ri nci pale s yacimi ento s de la gra n mi nería expl ot an leyes entr e 0,6 y 1,5 %. Los Cátod os de Cobr e prese ntan pu reza superior al 99,98 %. El Concentr ado de Cobre pr esenta una ley del 2 5 al 40 %. El Cobr e Bli st er un a ley del 97 a l 99,5 %. El Cob re RAF u na ley d el 99,5 al 99,8 %.
(index)
Etapas en la obtención de cobre
Cátodos y concentrado
PROCESAMIENTO MECÁNICO DEL MINERAL:
El mineral que se extrae por Tronadura en mina a Rajo Abierto o por Corte en mina Subterr ánea, se reduce de tamaño . La fragmentación y Molienda se realizan en plantas especiales conocidas como PLANTA DE CHANCADO Y MOLIENDA.
Sist ema de E xtr acci ón a Rajo Abi erto :
Moli no de Bol as (vist a lateral):
Moli no d e Bol as
vista exterior
vista interior
Tratami ent o de Min erales OXIDADOS:
Etapa de LIXIVIACIÓN Etapa de EXTRACCIÓN CON SOLVENTE Etapa d e ELECTRO - OBTENCIÓN
Prepa rando L ixi viació n en C anch a
Lixiviación en Pilas: Pila mecanizada de Lixiviación
Ejemplo s de R eacci ones de lixi viació n:
2+
Cu 2O + H2SO4
CuO + H 2SO4
Cu + Cu
2-
+ SO4 + H2O
Cu 2+ + SO42- + H2O
Ejercicio: ¿Qué volumen en mililitro, de ácido sulfúrico 5,6 M se requiere como mínimo, para lixiviar todo el Cobre presente en 500 g de mineral cuya ley es 1,2 %, suponiendo que sólo contiene atacamita, CuCl2 3 Cu(OH)2 e impurezas inertes? CuCl 2 3 Cu(OH) 2 + 4 H2SO4
1,2 g de Cu 100 g mineral 63,5 g de Cu 1mol
6g x
1mol atacamita 4 mol de Cu
4 Cu 2+ + 4 SO42- + 6 H2O + 2 HCl
x 500 g
X = 6 g d e Cu
X = 0.0945 mo l de Cu
x 0,0945mol de Cu
X = 0.0236 mol atacamit a
CuCl 2 3 Cu(OH) 2 + 4 H2SO4 1mol atacamita 4 mol de H2SO4
4 Cu 2+ + 4 SO42- + 6 H2O + 2 HCl
0.0236 mol atacamita x
X = 0.0944 mo l H 2SO4
5,6 mol 1L
0,0944mol x
X = 0.01686 L so luci ón de H 2SO4 X = 16,9 mL s olu ci ón de H 2SO4
Reacc ió n d e electr o o bt enc ió n (EW) La Electro obtención está basada en una reacción redox no espontánea. Requiere un flujo de electron es extern os (cor rie nte eléctr ica ) para fo rzar la reducc ió n del cati ón Cúpri co . La cantidad de corriente que se suministra es proporcional a la masa de Cobre reducido que se obtenga. Ocu rr e si mu lt áneamente un a reacc ió n en el Cátodo (polo posit iv o) y en el Ánodo (polo negativo )
Reacció n en el Cá to do: Cu 2+ (ac) + 2eCu (s) Reacci ón en el Án odo: H2O ½ O2 (g) + 2 H 1+ (ac) + 2e Reacción Global: Cu 2+(ac) + H 2O Cu(s) + ½ O 2(g) + 2 H 1+ (ac)
Leyes de Faraday Prime ra ley : la masa de cualquier sustancia, depositada o disuelta en el electrodo, es proporcional a la cantidad de electricidad (culombios) que pasa a través del electrolito.
Segunda ley : las masas de diferentes sustancias depositadas o disueltas en un electrodo por un mismo número de culombios son proporcionales a sus pesos equivalentes. Para descomponer un equivalente gramo de cualquier electrolito o para liberar un equivalente gramo de cualquier anión o catión se requiere la cantidad de 96500 culombios, esta cantidad de electricidad se denomina faradio (Constante de Faraday, F).
Ecuación de Faraday m
I x t x Masa Molar Nº electrones x F
Donde: m = masa de sustancia depositada en el electrodo
I = intensidad de corriente en Amperes t = tiempo de circulación de corriente en segundos. MM = Masa Molar de la especie depositada. Nº e = Número de electrones transferidos F = Constante de Faraday (96500 C/mol)
Peso Equivalente En reacciones REDOX, corresponde al Peso atómico o molecular dividido por el número de electro nes inte rca mbi ados por la especie . Peso Equivalente
peso atómico o peso molecular número de electronestransferidos
TRATAMIENTO DE MINERALES SULFURADOS
Flotación : Con reactivos de “flotación”, se ob tiene se lectiv amente una pul pa rica e n Cob re y Mol ib deno. Al secar la pulpa se obtiene “concentrado de Cobre”, que tiene una Ley de 25 a 40 %
en Cob re.
Celdas d e Flot ación
Pul pa ric a en Cob re y Moli bd eno
REFINACIÓN DE MINERALES SULFURADOS :
Purif ic aci ón piro metalú rg ic a: En hornos de fundición se obtiene con ayuda de fundentes y esco rific ante s, mold es de “Cobre Blister”. La Refin aci ón del Cobre Blis ter en Hornos RAF permite obtener ánodos que finalmente se purifican en planta EW formando Cátodos de Cobre.
Moldeo de Anod os RAF
Almacenamiento de Cobre Blister
Ejemplos de rea cci ones pi rom etalúr gic as: 2 Cu 2S (s) + 3 O2 (g)
2 Cu 2O (s) + 2 SO2 (g)
CuS (s ) + 2 Cu O (s)
5 Cu (s) + SO (g)
2
2 FeS (s) + 3 O 2 (g)
2
2 FeO (s) + 2 SO 2 (g)
FeO (s) + Si O 2 (s)
FeSiO 3 (s)
