OPERACIONES Y PROCESOS DE LA METALURGIA EXTRACTIVA

La Pirometalurgia es la técnica de extracción de cobre mediante la utilización de calor por medio de hornos de alta temperatura. Lo que permite obtener un cobre de alta ley o purificado eliminando la ganga o todo tipo de impurezas que contiene el mineral .

Imagen 1. Proceso de la pirometalurgia.

Para poder llegar a un cobre de alta calidad se aplican distintos tipos de hornos y etapas. Que se puede mostrar en la imagen 2.

Imagen 2. Tipos de hornos.

Explicando muy brevemente las etapas, tenemos como en primer lugar la etapa de preparación es donde se encuentra el horno de secado y tostación. El horno de secado básicamente consiste en retirar toda la humedad y el horno de tostación consiste en la oxidación parcial de los sulfuros del concentrado y la eliminación parcial del azufre presente en el mineral. En la etapa de fundición no es nada más que el mineral de solido pasa a líquido(Fusión). Finalmente, la etapa de conversión.

Luego de tener la claridad de los hornos utilizados en la pirometalurgia vamos a pasar a la obtención  del mineral de acuerdo a las altas temperaturas aplicadas en este caso en los hornos de conversión, vamos a obtener el cobre blíster que es el metal de cobre a un 97 % pudiendo llegar a un 99,5%  de pureza del cobre, luego en este mismo horno los de conversión tenemos una etapa ya de refinación que son altas temperaturas  que pueden llegar hasta 1450 °C  en donde en esta etapa se obtiene el cobre RAF, que es una una abreviatura en inglés el cual básicamente significa que el cobre es moldeado en forma de lingote o es moldeado en forma de una placa. Ya está placa dentro de un proceso próximo llamado electro obtención es llamado ánodo bueno éste cobre RAF  pueden formar el lingote de placas llega a tener un 99,6 % a un 99,8 % de pureza de cobre luego lo que mencionábamos recién que es la etapa de la electro obtención  obtenemos ya un nivel de pureza casi el 100 por ciento que serían los cátodos de cobre que llegan a tener un 99,9 % pureza de cobre en procesos final.

Usach (S/F). Apuntes y Documentos de interés (Capitulo 13 “Pirometalurgia”). Pagina Web

El principal objetivo de la metalurgia extractiva es el de obtener los elementos valiosos que contienen los minerales. Para conseguir esto, se utiliza una serie de operaciones y procesos combinados en un diagrama de flujo adecuado a las características y contenido del mineral.

La etapa de  tostación es, por lo general, la primera etapa del tratamiento metalúrgico de muchos metales, que  consiste en la oxidación parcial de los sulfuros del concentrado y la eliminación parcial del azufre presente en el mineral.(Jose Vidalon, S/F)

  Es una reacción heterogénea, los factores que influyen sobre la velocidad de tostación son el tamaño de los granos del sólido, el caudal de aire empleado y la temperatura

Por lo tanto, la temperatura juega un rol fundamental en el proceso debido a los cambios de fases  que se pueden presentar en cada una de las etapas la cual su fin  cobre de alta ley e eliminar impurezas 

Jose Vidalon (S/F). Resumen de la tostación. Pagina Web

Es utilizado para ESTIMAR EL NÚMERO TEÓRICO DE ETAPAS o pisos en un sistema SX. La isoterma de distribución es fija, y depende sólo de la química de sistema (concentración de reactivos, pH, etc). La linea de operación se basa en el balance de masa, varia con la razón A/O y las concentraciones de metal en la entrada y salida del sistema.

Para determinar el número de etapas de extracción, se dibuja una linea vertical representando la concentración de la solución rica

1.      Contaminación de catodos: Las principales impurezas que aparecen en los cátodos obtenidos por SX- EW son la siguiente:

-        Plomo

-        Azufre

-        Fierros

Los principales factores que influencian la contaminación de los cátodos se agrupan en cuatro fuentes: ánodo, Electrolito, deposito catódico, factores operacionales

2.      Temperatura y flujo de electrolitos: alto costo de energía , Gran consumo de materiales y Perdidas de agua por evaporación

3.      Neblina acida: durante el proceso de electrobtención la evolución de oxigeno libre produce problemas ya que las burbujas de gas producidas son muy pequeñas y al elevarse a la superficie y reventar, la energía liberada expulsa gotas extremadamente finas de electrolito a la atmósfera. Las cuales genera problemas de condición de trabajo, ensuciamiento de contacto, contaminación del aire de la nave y acción corrosiva hacia Constituyentes de las instalaciones.

La ASTM B115 es una norma la cual regula esta especificación y establece los requisitos para el cátodo de cobre electrolítico; electrorrefinado y electroobtenido. El cátodo provisto deberá cumplir con los requisitos de composición química especificados. Los cátodos deberán resistir el manejo ordinario sin roturas o separación excesiva de nódulos. Estarán sustancialmente libres de todo material extraño; por ejemplo, sulfato de cobre, suciedad, grasa y aceite. La resistividad eléctrica de los cátodos se determinará como la media de los resultados de cuatro especímenes.

Porotro lado tambien existe El COPPER MARK es un marco de garantía validado internacionalmente que permite demostrar que la producción cobre se realiza de manera responsable.

“Copper Mark permite que una entidad externa e independiente revise, de acuerdo a requisitos definidos, nuestras prácticas en sustentabilidad y nos indique nuestro nivel de cumplimiento y si tenemos aspectos donde debemos mejorar”, explicó Iván Arriagada, Presidente Ejecutivo de Antofagasta Minerals

Una de las medidas para reducir la contaminación de plomo se tiene la siguientes:

-        Uso de aisladores sobre los ánodos para impedir el contacto con cátodos

-        Limpiar las celdas y lavar ánodos cada 3-6 meses

-        Detectar y eliminar prontamente los cortocircuitos

-        Mantener constante la condiciones de operación

-        Mantener un nivel de cobalto mínimo de 100 ppm

-        Al energizar debe incrementar gradualmente el amperaje

https://www.aminerals.cl/comunicaciones/noticias/2020/antofagasta-minerals-se-incorpora-a-copper-mark/

En la lixiviación en pilas, el mineral a lixiviar es de alta ley por ende se va a necesitar que mi proceso sea mas complejo (ya que va a necesitar de más etapas) y económicamente más costoso y su principal objetivo es obtener el Pls. El aglomerado y curado se realizan en conjunto en equipos llamados tambores aglomeradores.

Imagen 1 Tomada de eralchile.com. Equipo de aglomeradores.

Aglomerado

Cuando ya se haya chancado el mineral a una granulometría más fina, entonces se hace necesario aglomerar los finos para restituir la permeabilidad al lecho de mineral que se va a lixiviar con la principal importancia de que en todas las zonas llegue la solución lixiviante evitando que se formen tapones.

Imagen 2 Tomada de repositorio.usm.cl.  Aglomerado

Curado

Es una mezcla ácida concentrado y agua, para efectuar el curado, que es el tratamiento químico previo a la etapa de lixiviación TL, La cual genera una serie de reacciones. Su principal importancia es el incremento de la solubilidad mineral, la generación de fracturas que mejoran la difusión de reactivos al interior de la partícula y finalmente la acidificación del mineral que previene la precipitación de sulfatos de hierro durante la lixiviación.

Imagen 3 Tomada de codelcoeduca.cl.  Curado

La obtención de Pls influye:  

-        Pendiente adecuada

-        Que la pila de lixiviación este concentrada en un solo acopio  

Las capas impermeables como se nombran en la pregunta ayudan con el medio ambiente ya que su principal función es que mis ácidos no contaminen la zona en que se encuentran las pilas de lixiviación, Dicho de otra manera, que mi acido no lleguen al suelo.

Imagen 4 Tomada de codelcoeduca.cl. Capas

Yo creo que no es suficiente ya que si se trata de cuidar el medio ambiente habría que mantener un equilibrio en todas las áreas.

“El último catastro del Sernageomin cifra en 740 los relaves mineros existentes en la actualidad, los cuales están situados en diez regiones del país. Del total, 170 se encuentran abandonados, 101 activos y 469 inactivos.” (Portal minero, 2019). 

(Portal minero, 2019)

La fase de flotación ocurre en las 3 fases (solido, líquido y gaseoso), es de sumamente importancia este proceso debido que separa el mineral de la ganga. En donde por flotación de burbuja sube el mineral y tiene una gran relevancia para el proceso siguiente (fundición) debido de que esta manera estoy siendo lo mas selectivo y eficiente, traduciendo en un buen manejo de operación.

Los indicadores que se deben considerar durante el proceso industrial son:

-        Ph

-        Angulo de contacto entre el solido

-        Correcta agitación y disposición de las burbujas de aires