lunes, 22 de septiembre de 2008

Metalurgia del Cobre

La metalurgia del cobre depende de que el mineral sean sulfuros, en cuyo caso se utiliza la vía pirometalúrgica en la que se producen ánodos y cátodos, o que sean óxidos, en cuyo caso se utiliza la vía hidrometalúrgica en la que se producen directamente cátodos.

-Pirometalurgia:


El proceso de producción de cátodos vía pirometalúrgica es el siguiente:
Concentración del mineral -> Fundición (Horno Fusión -> Convertidores -> Afino y Moldeo de ánodos) -> Refinería (Electrorefinería) -> Cátodo
El mineral de sulfuro de cobre en la mina tiene un contenido entre el 0,5-0,2% de cobre, por lo que hay que concentrarlo en la mina, mediante flotación, para su transporte y uso final en la
fundición, obteniéndose un concentrado de cobre que contiene entre 20 y 45% de cobre, los otros dos componentes principales son el azufre y el hierro, además de otros metales entre los cuales se encuentran el oro y la plata como positivos y el plomo, arsénico y mercurio como impurezas. El concentrado de cobre se recibe en la Fundición, cuya primera etapa industrial es el Horno de Fusión, donde se recupera el cobre, eliminando el azufre y el hierro mediante oxidación en estado fundido a una temperatura entre 1200 y 1300 º C. En el horno el azufre se convierte en gas SO2, mientras que el cobre y el hierro, conjuntamente con sílice procedente de la arena que se introduce en el horno, permanecen en estado líquido. En esta fase líquida el cobre, por su mayor densidad, se deposita en la parte inferior y se extrae del horno formando parte de un producto que se denomina mata de cobre, con un contenido del 62% de cobre, mientras que
la mezcla de hierro y sílice en forma de silicato permanece en la parte superior del horno y se extrae en forma de escoria con un contenido del 0,8% de cobre, 45% de hierro y 30% de sílice.
La mata de cobre pasa a la sección de convertidores, para incrementar la riqueza en cobre del producto, donde se le somete a una gran oxidación adicional en un proceso discontinuo “batch”, consiguiendo un producto intermedio denominado blister con un contenido en cobre del 99%, gases ricos en SO2 que se unen a los gases anteriores del horno y escorias con un contenido del 6% de cobre. El blister pasa al horno de afino donde incrementa su contenido en cobre hasta el 99,6% y posteriormente a la rueda de moldeo de ánodos, donde se da a los ánodos la forma geométrica, semejante a una camiseta de mangas cortas extendidas “T-shirt”, necesaria para su utilización en la Refinería. Los gases de SO2 producidos en el horno y convertidores se recogen,
se oxidan y se convierten en ácido sulfúrico en una planta de doble absorción, mientras que las escorias, después de tratarlas en un horno eléctrico para recuperar todo el cobre que contienen, se enfrían y granulan para su posterior utilización como material estéril. Como regla general una Fundición que produzca 310.000 Tm/año de ánodos consume 1.000.000 Tm/año de concentrado de cobre y como subproductos produce 900.000 Tm/año de ácido sulfúrico y 300.000 Tm/año de escorias.
Los ánodos pasan a la Refinería, que es la fase final del proceso de producción de los cátodos con un contenido del 99,9% de cobre. El proceso utilizado es el electrorefino de los ánodos, que consiste en disponer en celdas (balsas) los ánodos que actúan como electrodo positivo, separados por una placa inerte que actúa como electrodo negativo, sumergidos en una disolución de sulfato de cobre denominada electrolito y utilizar una corriente eléctrica de bajo voltaje, que al ser selectiva para el cobre disuelve los ánodos en el electrolito y los iones de cobre resultante se depositan sobre la placa inerte obteniendo los cátodos que son unas planchas de 1 m2 de superficie y un peso de 55 kg.
-Hidrometalurgia:

El proceso de producción de cátodos vía hidrometalúrgica más conocido por su nomenclatura
anglosajona Sx-Ew es el siguiente:
Mineral de cobre -> Lixiviación -> Extracción -> Electrólisis -> Cátodo
En esta vía se parte de mineral de cobre procedente de la mina o residuos mineros, sin concentrar y se tritura a tamaños inferiores a 10 mm siendo posteriormente transportado a
los montones o tanques donde será tratado posteriormente. La instalación suele estar anexa a la
mina con objeto de ahorrar costes y optimizar servicios. A continuación se lixivian (disuelven) los minerales de cobre, óxidos o sulfuros secundarios, mediante el riego con una disolución acuosa de
ácido sulfúrico, obteniéndose una solución de sulfato de cobre con bajo contenido de cobre. Este proceso es lento y complejo pues además de la disolución del cobre, debe obtenerse una estabilidad en las concentraciones del licor. La disolución de bajo contenido de cobre con otros
metales e impurezas se trata con un reactivo extractante orgánico, en un circuito cerrado y a
contracorriente, que extrae el cobre y permite obtener un electrolito con alto contenido de
cobre y limpio de todos los elementos indeseables. Actualmente se está investigando la biolixiviación utilizando bacterias que capturen el cobre existente en la disolución directamente.
La disolución con un alto contenido de cobre y limpia de impurezas pasa a las celdas
(balsas) de electrólisis, donde la energía eléctrica hace que los iones de cobre presentes en la solución se depositen en los cátodos, de ahí su nombre de electrodeposición, a diferencia del electrorefino, que se realiza al pasar de ánodos de cobre a cátodos.

Minería en Chile

- Chile es un país de grandes reservas de minerales. Dentro de la minería metálica se destaca la producción de cobre, hierro, molibdeno, manganeso, plomo, zinc, oro y plata. De estos productos, los de mayor interés son el cobre y molibdeno, siendo este último un subproducto de la producción de cobre. Como resultado de esta abundancia, la minería ha sido desde siempre la principal actividad productiva del país.

En Chile, la minería del cobre se encuentra compartida entre empresas privadas y empresas del Estado. CODELCO Chile, la Corporación del Cobre, es una empresa estatal autónoma, la más grande del país en la minería del cobre y la principal productora de cobre del mundo.Los principales productos comercializados por Chile, son los cátodos y concentrados de cobre, los que son exportados para procesarlos y obtener productos manufacturados. Su destino ha sido desde siempre los países industrializados y hoy en día, además, los países en proceso de industrialización, como China. Destaca la gran concentración de las exportaciones a los mercados de Asia y Europa Occidental, lo que refleja el alto grado de dependencia de la comercialización del cobre con esos mercados.


- La minería no metálica comprende las actividades de extracción de recursos minerales que, luego de un adecuado tratamiento, se transforman en productos aplicables en diversos usos industriales y agrícolas, gracias a sus propiedades físicas y/o químicas. De allí que el interés público y privado por su desarrollo se orienta tanto a su fase productiva como en el uso final de sus productos.

Esta actividad se considera como una oportunidad para la mediana y pequeña minería. Con excepción de los grandes recursos salinos del norte y los de caliza, la mayoría de los yacimientos no metálicos se explotan a nivel de pequeño tamaño, generalmente en operaciones a tajo abierto, seguida inicialmente de un tratamiento simple, que puede incluir molienda, clasificación, lavado, secado, etc.Cabe destacar que se aplica el concepto de "producto minero" para aquellas substancias susceptibles de ser comercializadas, sea un mineral simple o un derivado obtenido vía un tratamiento de tipo industrial, generalmente integrado a la fase minera. Tiene por lo tanto un significado más amplio que el concepto geológico de "recurso minero"Dada la diversidad de productos no metálicos considerados de interés y sólo para efectos de análisis de su comportamiento, éstos se clasifican en 4 grupos en virtud de su importancia económica y características de su mercado:

Grupo I:
SALITRE (Nitrato de Potasio, Nitrato de Sodio y Salitre Potásico)
YODO (Yodo y sus sales derivadas Yoduros y Yodatos)
SALES DE LITIO (Carbonato y Cloruro)
BORATOS (Ulexita y sus derivados Acido Bórico, Bórax refinado)
CLORURO DE SODIO
SALES POTÁSICAS (Cloruro y Sulfato)

Grupo II:
CARBONATO DE CALCIO (Caliza para cemento y cal)
YESO (Para objetos de yeso y cemento)
PUZOLANA (Para cemento)
ARCILLAS (Arcillas comunes y plásticas)
OXIDO DE HIERRO (Para cemento y pigmentos)
PIROFILITA (Para cerámicas)
CEMENTO (Se incluye como producto industrial)
CAL (Se incluye como producto industrial)

Grupo III:
FOSFATOS (Superfosfatos, Fosfatos de amonio, Roca fosfórica, Guano)
ARCILLAS CAOLINIFERAS (Caolín, Arcillas Refractarias)
RECURSOS SILICEOS (Sílice, Cuarzo, Arenas Silíceas)
SULFATO DE SODIO
DIATOMITA
AZUFRE (Crudo, Sublimado)
CARBONATO DE CALCIO (Creta, C.C. Granulado y Precipitado)
TALCO
FELDESPATO
ROCAS (Mármol, Granito)
BENTONITA(Cálcica y Sódica)
ABRASIVOS (Piedra pómez, Granate)
WOLLASTONITA
PERLITA
BARITINA
SULFATO DE ALUMINIO
CIMITA

Grupo IV:
CARBONATO DE SODIO
MAGNESIO (Dolomita, Magnesia, Magnesita)
ASBESTO
OXIDO DE ALUMINIO (Alúmina, Bauxita)
CROMITA
GRAFITO NATURAL
ANDALUSITA
FLUORITA
MICA

martes, 9 de septiembre de 2008

Clasificación de los minerales.

Antiguamente, los minerales se clasificaban según criterios físicos, ya que se disponía sólo de la vista como instrumento. Actualmente, con los avances de la ciencia y de la óptica, estos se han podido clasificar según el principio cristaloquímico, que hace referencia a su composición química, atendiendo al ión negativo presente en su estructura critalina. Estas clases de minerales que se establecen dependen de los átomos, moléculas o iones.



Escala de Moh o de durezas.

Fue inventada el 1822 por Friedrich Mohs basándose en la capacidad de un mineral para rayar la superficie de otro. En la naturaleza cualquier tipo de material sólido se puede clasificar según su dureza en la escala de Moh entre 1 y 10:

- Material suave: 1 y 3.
- Material de dureza intermedia: 4 y 7.
- Material duro: 8 y 10.


El material más duro es el diamante (10) y el menos duro es el calcio (1).

Generalmente los enlaces covalentes formarán minerales más duros que los enlaces iónicos. La dureza de un mineral depende principalmente del tipo de enlace que exista entre sus átomos.


Sistemas cristalinos


  • Isométrico, cúbico o regular.
  • Tetragonal.
  • Hexagonal.
  • Ortorrómbico.
  • Monoclínico.
  • Triclínico.
  • Trigonal o romboédrico (algunos lo consideran parte del hexagonal).

martes, 2 de septiembre de 2008

Estructura cristalina de los minerales

Los átomos individuales ordenados de los minerales se encuentran juntos en una red llamada látice cristalino. Todos los minerales tienen en común su estructura cristalina, es decir el ordenamiento de las partículas que lo constituyes, que s perfecto.

En esta red cada átomo, ión o molécula, se localiza en el mismo lugar específico y sólo puede darse en un sólido.


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