Extractiva Del Cobre

METALURGIA METALURGIA EXTRACTIVA EXTRACTIVA DEL COBREDEL COBRE

Metallic to opaqueGolden Yellow34.6CuFeS2Chalcopyrite

Vitreous to earthyBluish green, sky blue, turquoise36.2CuSiO32H2OChrysocolla

Green53.7Cu3SO4(OH)4Antlerite

Vitreous to adamantineBlue55.32CuCO3Cu(OH)2Azurite

Silky to EarthyBright Green57.5CuCO3Cu(OH)4Malachite

MetallicGolden brown to copper red63.3Cu5FeS4Bornite

Indigo blue66.4CuSCovellite

MetallicDark grey79.9Cu2SChalcocite

Adamantine to earthyRed88.8Cu2OCuprite

MetallicCopper Red100.00CuNative copper

LustreColourWt % CuCompositionMineral

Minerals of Copper

Cobre Nativo

Cuprita, goethitia, calcosita, covellinaAmplia distribucin geogrfica y geolgica. Asociado a lavas baslticas (soluciones hidrotermales), areniscas y a menas cuprferas oxidadasMena secundaria de cobre (el cobre se extrae preferentemente de sulfuros). Se emplea principalmente en usos elctricos y aleaciones, lo que lo convierte en un mineral esencial

Minerales asociados

OcurrenciasOtros

Rojo cobre en superficies frescas, normalmente oscuro con brillo apagado por su ptinaMetlica y brillanteMetlicoNo presenta. Es muy dctil y maleable.8,5 a 92,5 a 3

Color

RayaBrillo

ClivajeDensidad (g/cm3)

Dureza (Mohs)

Propiedades fsicas

CuPuede contener Ag, As, Bi, Hg y SbIsomtrico

Frmula qumicaComposicin (%)Sistema cristalino

Generalidades

Heazlewoodita, pentlandita, magnetita y cobre nativo, Gran BretaaLa heazlewoodita (blanca, arriba) est en intercrecimiento con pentlandita (caf, con clivaje, centro) y cristales redondeados de magnetita (caf clara a gris, izquierda), en una dunita. Cantidades menores de magnetita tambin ocurren a lo largo de fracturas

en la pentlandita (abajo izquierda, abajo centro) en un intecrecimiento muy caracterstico. Cantidades traza de cobre nativo (centro izquierda) estn presentes en

la magnetita y se han empaado a un tono anaranjado. Las reas grises oscuras corresponden a silicatos secundarios. Seccin delgada pulida, luz polarizada plana,

x80, aire

Circn, ilmenita, cobre y xidos de cobre, Brasil

Las fases naturales son ilmenita (caf clara a gris, abajo izquierda, arriba izquierda) y circn redondeado a subhedral (gris). Una astilla curvada de cobre (rosada, alta

reflectancia) se ha alterado formando xidos de cobre e hidrxidos (gris a azul, centro). Las reas azules claras finamente rayadas que rodean la ilmenita y el circn corresponden a residuos de carbn. La matriz gris es resina. Montaje de

granos, luz polarizada plana, x80, aire

Covellina

Digenita, bornita, witticherita, hematita, covellina y calcopirita, Gran Bretaa Magnetita, covellina, malaquita y hematita, Escocia

La galena (blanca, centro) muestra los caractersticos hoyos triangulares debidos al arranque de partculas alo largo del clivaje (100). La esfarelita (gris clara, arriba

centro) es euhedral a subhedral y est en intercrecimiento con la galena. Cantidades menores de covellina (azul oscura, centro derecha) estn asociadas

a la alteracin de la galena y muestran su tamao original de grano. Los cristales de cuarzo (gris oscuro,

izquierda, arriba) tienen terminaciones euhedrales. Cristales de cuarzo euhedrales ms pequeos (centro

derecha) en la galena, muestran fuertes reflexiones internas. Abajo a la derecha se observa un clasto de

roca de color gris oscuro. Las reas negras son hoyos resultantes del pulido. Bloque pulido, luz polarizada

plana, x80, aire

Galena, esfarelita y covellina, Gran Bretaa

La digenita (sulfuro de cobre, azul) esta siendo reemplazada a lo largo de fracturas y planos de clivaje

por covellina (azul oscuro, centro izquierda), y en el borde por bornita (cafe a rosada, centro) y witticherita

(crema a blanca, centro derecha). Mucha de la wittichenita est asociada con hematita de grano fino (verde a gris, arriba centro); sta ltima se presenta

tambin como ncleos en las fracturas de la digenita. Un pequeo intercrecimiento de calcopirita (amarilla) y

bornita (caf) est siendo controlado cristalogrficamente. El cuarzo es gris oscuro, las reas negras son hoyos resultantes del pulido. Bloque pulido,

luz polarizada plana, x40, aire

La magnetita anhedral (caf clara a gris, abajo centro) esta rodeada por granate (gris medio, abajo derecha), la fase principal. La covellina (azul, centro) muestra clivaje y rodea un pequeo cristal de hematita (blanco, centro). La malaquita (gris oscuro, arriba izquierda) muestra dbiles reflexiones internas verdes. Las reas grises oscuras corresponden a silicatos; las negras son hoyos resultantes del pulido. Bloque pulido, luz polarizada plana, x80, aire

Calcosita, bornita, enargita, tennantita / tetraedrita, calcopirita, pirita, estannita, esfarelita, galenaAmplia distribucin geogrfica y geolgica. Son tpicos los depsitos hidrotermales y de metamorfismo de contacto. Se presenta tambin en depsitos sedimentarios, en las zonas de enriquecimiento / oxidacinMena menor de cobre

Minerales asociados

Otros

Azul variable desde oscuro (ndigo) hasta blanco azulado. Prpura cuando est hmeda. Frecuentemente iridiscenteGris plomo a negraSubmetlico a resinosoPerfecto, dando hojas flexibles4,6 a 4,761,5 a 2

Color

RayaBrillo


Dureza (Mohs)

Propiedades fsicas

CuSCu 66,4 %, S 33,6 %. Puede contener Cu2S en solucin y pequeas cantidades de FeHexagonal. Se descompone a 507C

Frmula qumicaComposicin (%)

Sistema cristalino

Generalidades

Bornita, covelina y sulfosales, Gran Bretaa. Mineralizaciones de Cu, Fe y Sn de baja temperatura

La bornita (cafe, abajo derecha) est en intercrecimiento con covellina (azul) que muestra buen clivaje, birreflectancia y pleocroismo de reflexin. Hay trazas de una sulfosal no caracterizada (crema a blanca, abajo derecha) en intercrecimientocon la bornita. Las reas negras son hoyos resultantes del pulido. Bloque pulido, luz polarizada plana, x80, aire

Bornita

Calcopirita, calcosita (a menudo en fracturas), covellina, tetraedrita / tennantita, esfarelita, casiterita, telerurosAmplia distribucin geogrfica y gentica: en depsitos magmticos con pirrotita, en ambientes sedimentarios de mantos rojos, en depsitos resultantes de metamorfismo dinmicoMena de cobre

Minerales asociados

Otros

En superficie reciente, bronce pardo, pero al aire se cubre rpidamente de un ptina jaspeada prpura y azul (de ah su otro nombre), y finalmente casi negraNegra grisceaMetlicoNo presenta5,0 a 5,13

Color

RayaBrillo


Dureza (Mohs)

Propiedades fsicas

Cu5FeS4Cu 63,3 %, Fe 11,2 %, S 25,5 %. Las proporciones de Cu y S en la frmula pueden variar desde 3 y 3 hasta 9 y 6Tetragonal por debajo de 228C e Isomtrico por encima de dicha temperatura


Sistema cristalino

Generalidades

Bornita y calcosita, IrlandaLa bornita (rosada a caf) esta en complejo intercrecimiento con un sulfuro de cobre blanco, calcosita (centro). Las principales fases de

la ganga son cuarzo anhedral (gris oscuro, arriba derecha) y dolomita euhedral (gris claro, centro). Los rombos de dolomita

muestran birreflectancia desde gris claro (centro) hasta gris oscuro (arriba centro), pero tienen mayor reflectancia que el cuarzo. Las reas negras son hoyos resultantes del pulido. Bloque pulido, luz

polarizada plana, x80, aire

Bornita y calcosita, Irlanda

La bornita (caf a rosada) y el sulfuro de cobre blanco, calcosita, muestran un intercrecimiento simplecttico tpico de escala fina. La

ganga corresponde a un carbonato trigonal que muestra birreflectancia de gris claro a oscuro (arriba derecha) junto con

cantidades menores de cuarzo (gris oscuro, centro izquierda). Bloque pulido, luz polarizada plana, x80, aire

Calcopirita, bornita y calcosita, Ocano Pacfico

Seccin desde el ncleo (derecha) hasta el borde (izquierda) de una chimenea marina rica en cobre. La parte interior de la chimenea comprende calcopirita (amarilla, derecha) en intercrecimiento con bornita (rosada a caf, centro). La bornitase altera convirtindose en un sulfuro de cobre azul, calcosita(margen izquierdo), atravesando toda una serie de composiciones que van desde sulfuros de hierro y cobre hasta composiciones intermedias. Las reas oscurras correspoden a materiales distintos a sulfuros. Bloque pulido, luz polarizada plana, x40, aire

Bornita

Calcopirita, hematita y pirita, Chile.

Calcopirita(Pirita de cobre)

Calcopirita y rutilo, Chile.

La calcopirita anhedral (amarilla, arriba derecha) est en intercrecimiento con cuarzo (gris claro, centro derecha). Rutilo redondeado a euhedral(gris a blanco, centro izquierda) se encuentra

diseminado en la roca anfitriona. La ganga gris pobremente pulida corresponde a filosilicatos. Bloque pulido, luz polarizada plana, x80, aire.

La calcopirita anhedral (amarilla) ha sido reeplazada por covellina (azul oscuro) a lo largo de los bordes de los cristales y de los planos cristalogrficos. La ganga comprende gruesos cristales de cuarzo (gris oscuro, abajo derecha) y secciones basales y cristales tabulares euhedrales de turmalina (alta reflectancia, centro). Las reas negras son hoyos resultantes del pulido. Bloque pulido, luz polarizada plana, x80, aire

Calcopirita y covelina, Chile.

Un amplio rango de minerales, entre ellos pirrotita, galena, esfarelita, pirita, cubanita, estannita, arsenopiritaAmplia distribucin goegrfica y gentica. Se encuentra en depsitos magmticos, pegmatticos, hidrotermales, sedimentarios y metamrficos, y en meteoritosMena importante de cobre

Minerales asociados

Otros

Amarillo de latn; comparada con la pirita parece ms verdosa. Frecuentemente con ptina bronceada o iridiscenteNegra verdosaMetlicoNo presenta. Es frgil4,1 a 4,33,5 a 4

Color

RayaBrillo


Dureza (Mohs)

Propiedades fsicas

CuFeS2Cu 34,6 %, Fe 30,4 %, S 35 %. Sulfuros de Fe, Zn, Ni, Co y Sn pueden entrar a la estuctura a altas temperaturasTetragonal


Sistema cristalino

Generalidades

La hematita tabular (azul) y la pirita subhedral (amarilla clara a blanca, abajo centro) estn en intercrecimientocon calcopirita (amarilla). La diferencia de relieve entre la hematita (relieve ms fuerte) y la calcopirita (relieve

menor) puede observarse claramente (centro derecha). La pirita tiene pequeas inclusiones de calcopirita (abajo

centro) y hematita (centro). Cristales prismticos radiales de turmalina (abajo izquierda) forman la ganga principal. Las reas negras son hoyos resultantes del pulido. Bloque pulido, luz polarizada plana, x80, aire.

Calcopirita (Cp) parcialmente alterada a calcosina en bordes de grano y fisuras

Procesos de alteracin de pirita (Py) y calcopirita (Cp) a calcosina(Cc)

La alteracin de los sulfuros primarios comienza en bordes de grano, fracturas y/o planos de exfoliacin

Los sulfuros secundarios que se forman por la alteracin de pirita (Py) y calcopirita (Cp) son principalmente covellina (Cv) y calcosina

La bornita (bn) es un sulfuro que puede encontrase asociado con calcopirita (Cp) y que se altera enlos procesos supergnicos. En la fotografa estn asociados a magnetita (Mt)

La alteracin de calcopirita (Cp) a bornita (bn) es un paso frecuente en los procesos de enriquecimiento supergnico

El proceso de enriquecimiento supergnico progresa con destruccin decalcopirita (Cp) y bornita (bn) y la formacin de calcosina

Los sulfuros secundarios de cobre como covellina (Cv) y calcosina (Cc) pueden ser dominantes debido a la alteracin supergnica

Si el proceso de alteracin contina, los sulfuros secundarios como calcosina (Cc) pueden ser destruidos y formarse xidos e hidrxidos de hierro como goethita(gt)

Al final de los procesos de oxidacin, las texturas de los minerales oxidados como goethita (gt) y hematites (hm) pueden ser pseudomorfas de los sulfuros alterados (texturas rplica)

El oro liberado en la destruccin de los minerales primarios, se puede encontrar como elemento nativo en las zonas oxidadas con jarosita (Jr) y goethita (Gt)

Otra muestra de la asociacin de oro nativo (Au) con goethita (gt) y jarosita. En este caso el cuarzo (Q) es el mineral ms abundante

DIOPTASA PIRITA OCTADRICA

Bingham Canyon copper mine

MALAQUITA

AZURITA COBRE NATIVO

OBTENCIN DEL MINERALpor explosin y/o perforacin

Minas a cielo abierto

Minas subterrneas OPERACIONES PREVIAS

Separacin groseraMachacado y trituracin

Cribado selectivoMolienda fina hmeda

MINERALPartculas < 74 micras

CONCENTRACIN POR FLOTACIN

Cu>2% Cu>5%

MINERAL Cu = 10-20%

TOSTACIN OXIDANTE INCOMPLETAPreparacin del MIXTO

Horno de tostacin por fluidificacin

MIXTO

FUSIN ESCORIFICANTE DEL MITXOHorno de reverbero

Horno de cubaHorno elctrico

MATA NEGRACu S - Fe

DENSIDAD 5

ESCORIAFe2O3 + SiO2+CaO + Al2O3DENSIDAD 3

SiO2CO3Ca

AFINO DE LA MATA NEGRAConvertidor horizontal


COBRE BRUTO o BLISTERPureza 99%

escoriaSiO2

LINGOTES ANODOS

REFINO AL FUEGO

REFINO ELECTROLTICO

COBRE TENAZTough Pitch

CTODOSCOBRE HC

PirometalrgiaPirometalrgia del cobredel cobre--11

Obtencin del mineral Obtencin del mineral sufonadosufonado (CALCOPIRITA (CALCOPIRITA CuFeS2CuFeS2))

MINAS A CIELO ABIERTO (MINAS A CIELO ABIERTO (openopen pitpit miningmining) = secciones en forma de terrazas) = secciones en forma de terrazasMINAS SUBTERRNEAS (MINAS SUBTERRNEAS (undergroundunderground miningmining) = ) = profundidadprofundidad mxmx. 1.500 m. 1.500 m

Los minerales con un contenido del 4 - 5 % de Cu se consideran ya de una riqueza elevada.Las impurezas tpicas de los minerales de cobre son:Au 0.1 - 0.5 - 3.0 grs/TonAg 0.25 - 0.30 grs/Ton

OPERACIONES PRELIMINARESOPERACIONES PRELIMINARES

MOLIENDA SECAMOLIENDA SECA1) Separacin grosera de la 1) Separacin grosera de la menamena y la gangay la ganga2) Machacado y trituracin grosera2) Machacado y trituracin grosera3) Cribado selectivo3) Cribado selectivo

MOLIENDA HMEDAMOLIENDA HMEDA4) 4) MoliendaMolienda fina = fina = MolinoMolino a a bolasbolas, , tamizadotamizado meshmesh #200#20090% del mineral con 90% del mineral con tamaotamao de partcula < 74de partcula < 74mmmmMineral [5%>Cu>2%] = FLOTACINMineral [5%>Cu>2%] = FLOTACINMineral [Cu>5%] = TOSTACINMineral [Cu>5%] = TOSTACIN

5) Proceso de enriquecimiento o concentracin por FLOTACIN5) Proceso de enriquecimiento o concentracin por FLOTACINSEPARACIN GRAVIMTRICASEPARACIN GRAVIMTRICA


HUMECTACION HUMECTACION -- MOJABILIDADMOJABILIDAD


MENA DESMENUZADA + H2OMENA DESMENUZADA + H2O+ + xantatoxantato K = recubre K = recubre Cu2SCu2S = hidrfobo = hidrfobo NO HUMECTABLENO HUMECTABLE+ cal = impide que el + cal = impide que el xantatoxantato se adhiera alse adhiera al FeS2FeS2 HUMECTABLEHUMECTABLELa La gangaganga no se no se recubrerecubre de de xantatoxantato de K de K NO HUMECTABLENO HUMECTABLE


RESULTADORESULTADOa) a) EliminacinEliminacin parcial de la ganga.parcial de la ganga.b) b) SeparacinSeparacin parcial de los parcial de los sulfurossulfuros de de cobrecobre y de y de hierrohierro por por humectacinhumectacin..c) MINERAL ENRIQUECIDOc) MINERAL ENRIQUECIDO

Calcopirita con gran Calcopirita con gran cantidadcantidad de pirita de pirita %Cu%Cu = 10= 10--2020Calcopirita con Calcopirita con mineralesminerales secundariossecundarios %Cu%Cu = 35= 35

6) TOSTACIN OXIDANTE INCOMPLETA6) TOSTACIN OXIDANTE INCOMPLETAPreparacinPreparacin del MIXTO

PirometalrgiaPirometalrgia del cobredel cobre--55del MIXTO

A) El A) El azufreazufre (S) (S) tienetiene gran gran afinidadafinidad con el Cu y la Ag.con el Cu y la Ag.B) El B) El oxgenooxgeno (O) (O) tienetiene poca poca afinidadafinidad con el Cu.con el Cu.

FusinFusin del del concentradoconcentrado de CU de CU MATA (MATA (sulfurossulfuros de Cu y Fe)de Cu y Fe)ESCORIA ESCORIA (ganga)(ganga)

Las principales reacciones que tienen lugar en una TOSTACIN OXIDANTE son:

1) Desulfuracin. Entre 630C y 850-1000C. 2) Oxidacin de los sulfuros.

FeS2 FeS + S2 ( - 50% S) 2 FeS2 + 5 O2 Fe2O3 + 4SO2 + 183 KcalFe7S8 FeS + S2 ( -12.5% S) 2 FeS + 3 O2 Fe2O3 + 2SO2 + 220 Kcal2 CuFeS2 Cu2S + 2 FeS + S2 ( - 25% S) 2 Fe7S8 + 26 O2 7Fe2O3 + 16SO2 + 1680 Kcal

2CuFeS2 + 6 O2 Fe2O3 + Cu2O + 4SO2+427 KcalCu2S + O2 Cu2O + SO2 + 90.8 Kcal

3) El S segregado en la disociacin de los sulfuros se oxida: S2 + 2 O2 2 SO2 + 140 KcalSi en concentrado contiene arsnico:* Sin exceso de aire: 4As + 3O2 = 2As2O3 Voltil. Se elimina con los gases.* Con exceso de aire: 4As + 5O2 = 2As2O5 No voltil. Se queda en la frita y dificulta las operaciones sucesivas.

El S se oxida y pasa a SO2.El sulfuro de hierro se transforma en xido de hierro y pasa a la escoria.La mena (mata) contendr exclusivamente sulfuro de cobre (parte de ste tambin se transformar en xido).

EL PASO DE XIDO DE HIERRO A LA ESCORIA ARRASTRAR GRAN CANTIDAD DE SULFURO DE COBRE, RESULTANDO UNA FRITA o MIXTO POBRE EN SULFURO DE COBRE.


Las principales reacciones que tienen lugar en una TOSTACIN INCOMPLETA OXIDANTE son:

TEMPERATURA MXIMA = 825C (habitual = 700C)

MATA compuesta por la totalidad de sulfuro de cobre y parte del sulfuro de hierroFeS2 FeS + S2Fe7S8 FeS + S22 CuFeS2 Cu2S + 2 FeS + S2Fe7S8 + Cu2S

ESCORIA = absorbe el xido de hierro procedente de la oxidacin del sulfuro.2 FeS + 3 O2 Fe2O3 + 2SO2 + 220 Kcal2 FeS2 + 5 O2 Fe2O3 + 4SO2 + 183 Kcal

La tostacin oxidante se utiliza para eliminar de los concentrados una parte de azufre, dejando en la frita tal cantidad de ste que es necesaria a fin de obtener la mata de composicin prefijada durante la fusin sucesiva de la carga tostada.

La relacin, expresada en porcentaje, del azufre quemado durante la tostacin al azufre contenido en el concentrado se denomina grado de desulfuracin D.

D = 100 (1 - q ( S2/S1))donde q = rendimiento (0.7-0.85)

S1 = contenido de azufre en la cargaS2 = contenido de azufre en la frita.


HORNO DE TOSTACIN DE LECHO FLUIDIFICADOHORNO DE TOSTACIN DE LECHO FLUIDIFICADO

Este proceso estriba en que a travs de un lecho inmvil de concentrados se inyecta, de abajo a arriba, el aire comprimido que pasa a travs de gran cantidad de orificios toberas dispuestas en la solera de la cmara de tostacin. Cuando las velocidades del gas son pequeas, el lecho de concentrados es inmvil. Sin embargo, alcanzada la velocidad crtica, los granos de concentrado comienzan a separarse uno del otro, pareciendo estar en ebullicin, recibiendo el nombre de lecho fluidificado. En estas condiciones se alcanza un desarrollo de la superficie especfica de contacto entre las fases slida y gaseosa.El rendimiento de este sistema de tostacin es muy superior al que se alcanza mediante otros mtodos.

7) 7) FUSIN DEL MIXTO (ESCORIFICANTE)FUSIN DEL MIXTO (ESCORIFICANTE)ObtencinObtencin de la MATA NEGRA

PirometalrgiaPirometalrgia del cobredel cobre--88de la MATA NEGRA

FUSIN ESCORIFICANTE DEL MITXO

1.200CHorno de reverbero


SiO2CO3Ca

MIXTO

MATA NEGRACu S - Fe

DENSIDAD 5

ESCORIAFe2O3 + SiO2+CaO + Al2O3DENSIDAD 3

La parte ms fcilmente fusible de la carga (sulfuros de cobre y de hierro) se funde formado eutcticos ternariosCu-S-Fe 825C para 32.6%Cu

1000C para 47.3%Cu1120C para 71.7%Cu)

Por ello, la temperatura de fusin del horno es de 1200C aproximadamente. Esta parte de la carga se denomina MATA NEGRA, conteniendo una cantidad de cobre del 35-55%, en funcin del tipo de carga o mineral de partida.

Los xidos de hierro reaccionan con la slice y el xido de calcio dando lugar a la formacin de escorias facilmente fusibles (2FeO.SiO2), segn la reaccin:

3Fe3O4+FeS+5SiO2 = 5(2FeOSiO2)+SO2+Qjunto con xidos de otros elementos presentes en el mixto.


FusinFusin del MIXTOdel MIXTOHORNO DE REVERBEROHORNO DE REVERBERO

Solera inmvil horizontal de gran superficie. Las dimensiones interiores son: largo de 28 a 35 m, ancho de 7 a 10 m y alto de 4 m. El rea de la solera vara de 180 a 330 m2, calentndose a 1400-1600C. La carga del lecho de fusin se realiza a travs de agujeros practicados a los lados de la bveda del horno. La salida de las escorias se realiza por aperturas en las paredes a una altura de 800 mmrespecto a la solera, as como los de salida de la mata que estn situados a ras de solera. En un extremo se practican 4 a 6 agujeros destinados para los quemadores.

Se efecta una fusin neutra o dbilmente oxidante. Como combustible se suele usar el carbn micronizado, aceite mineral o gas natural. Es adecuado para fundir mineral fino y permite mover grandes cantidades. Se puede introducir el mixto caliente de la tostacin (supone un considerable ahorro energtico), resultando una mata negra con elevada proporcin de cobre.La carga es calentada por el gas caliente de la llama por conveccin en la superficie de los taludes y por transmisin del calor a costa de la conductividad trmica de la carga.Desventajas: Mal aprovechamiento trmico. Formacin de polvo. El mixto debe ser de un tamao de partcula muy fino. Necesidad de espacios amplios.

FusinFusin del del mixtomixtoHORNO DE CUBA

PirometalrgiaPirometalrgia del cobredel cobre--1010HORNO DE CUBA

Horno de cuba: (pequeo alto horno). Una carga tpica sera: 65% de mineral o mixto; 24% de fundentes; 11% de escorias de convertidor; 8% de coque.

El orden para echar los componentes de la carga es: primero el coque, luego la escoria de retorno, luego la mena o el aglomerado y finalmente los fundentes. Desde abajo, a travs de la toberas se inyecta aire a presin. El oxgeno del aire quema el coque y oxida los sulfuros de hierro debido a lo cual esta zona del horno tiene una temperatura de 1500-1550C.En la columna de carga ocurren las alteraciones siguientes: en las zonas superiores se elimina la humedad y segn desciende la carga, la temperatura aumenta y comienza la disociacin de la caliza:

CaCO3 = CaO + CO2Cerca de las toberas sucede la oxidacin del FeS:

2FeS + 3O2 = 2FeO + 2 SO2y la combustin del coque:

C + O2 = CO2El protxido de hierro se escorifica segn:

2FeO + SiO2 = 2FeOSiO2Los primeros que se funden son los sulfuros de hierro y de cobre, seguido de los fundentes y dems componentes. La mata y la escoria descienden hacia abajo y en forma de mezcla pasan al antecrisol, sedimentador en el cual se separan por gravedad la mena y la escoria.En el horno de cuba se puede fundir el material en pedazos grandes ya que los materiales finos llenan los espacios entre pedazos e impiden el paso de los gases. Por tanto, si la carga es menuda, ser necesario proceder a una aglomeracin o briqueteado (formacin de pelets).

FusinFusin del del mixtomixtoHORNO ELCTRICO

PirometalrgiaPirometalrgia del cobredel cobre--1111HORNO ELCTRICO

Es muy rentable en pases donde la electricidad es barata. El calentamiento de la carga es muy rpido, alcanzndose temperaturas muy elevadas, que repercute en menor cantidad de cobre en la escoria.

La estructura es semejante a los hornos de reverbero a diferencia que el calor se forma al pasar la corriente elctrica a travs del bao de escoria fundida lquida. La escoria calentada por la energa elctrica crea corrientes de conveccin que transmiten el calor a la mezcla de materiales cargados en el bao de escorias del horno y funden. Normalmente se disponen seis electrodos de 1,2 metros de dimetro, compuestos por una mezcla de antracita menuda y de coque con arena o alquitrn de carbn.

La fusin de los concentrados de cobre en horno elctrico requiere una buena preparacin de carga. Los materiales en grandes pedazos, la mena y los materiales de retorno deben ser machacados hasta el grosor de 15-30 mm.La desulfuracin se realiza en pequea escala puesto que los gases del horno carecen de oxgeno libre. La desulfuracin de los concentrados de cobre transcurre de la misma manera que en el horno de reverbero.

Convertidor horizontalConvertidor horizontalPirometalrgiaPirometalrgia del cobredel cobre--1212

8. AFINO DE LA MATA NEGRA8. AFINO DE LA MATA NEGRA Su capacidad habitual es de 40, 75 y 100 Ton de cobre bruto, con unas dimensiones de 6, 9 y 11 m. de largo y un dimetro de 4 m. Segn la capacidad, las toberas dispuestas son 38, 43 o 50 uds. Temperatura de trabajo: 1.200C.

1. En primer lugar se oxida el FeS hasta su completa eliminacin, segn las reacciones:

2 FeS + 3 O2 = 2 FeO + 2 SO22 FeO + 2 SiO2 = 2 FeSiO3 (escoria)

Reaccin global:2FeS + 3O2 + 2SiO2 = 2FeSiO3 + 2SO2 + 246Kcal

Cuando se ha oxidado totalmente el FeS, en la mata tan solo queda Cu2S, denominndose entonces MATA BLANCA.

Continuando la insuflacin de aire, se produce en una segunda etapa posterior la oxidacin del Cu2S, segn las reacciones:

2 Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2 + 183,6 KcalCu2S + 2Cu2O = 6 Cu + SO2 - 27,7 Kcal

Reaccin global: Cu2SCu2S + O2 = 2 Cu + SO2+ O2 = 2 Cu + SO2El cobre lquido se sita en el fondo del convertidor y se hace la colada en coquillas para la obtencin de lingotes del denominado COBRE BRUTO o BLISTERCOBRE BRUTO o BLISTER, de una pureza aproximada del 99%, con impurezas de Sb, Bi, Ni, Se, Te, etc., as como Ag y Au.

Convertidor horizontalConvertidor horizontal

9. REFINO Y FUSIN DEL COBRE9. REFINO Y FUSIN DEL COBREPirometalrgiaPirometalrgia del cobredel cobre--1313A) afino al fuegoafino al fuego, elimina la mayor parte de impurezas y especialmente aquellas que son perjudiciales a las propiedades generales de utilizacin mecnica as como a su transformacin.B) afino electrolticoafino electroltico que consigue eliminar las impurezas especialmente perjudiciales a la conductividad elctrica, adems de las precedentes.

AFINO AL FUEGOAFINO AL FUEGOLa carga del horno de afinar comprende cobre bruto (lquido o en lingotes), chatarra seleccionada de cobre y/o otros materiales de retorno.

En el afino se realizan las siguientes operaciones:1) carga y fusin de la mezcla (1400C).2) soplado oxidante del cobre para eliminar las impurezas y sangrar la escoria.3) reduccin del xido cuproso y de otros xidos disueltos en el cobre y berlingado.4) vaciado del horno de afino.

A continuacin se reduce el Cu2O (berlingado) mediante prtigas o troncos de rboles jvenes introducidos en el bao. Su pirogenacin produce un barboteo de hidrgeno, CO e hidrocarburos que reducen el Cu2O, ocasionando, sin embargo, una absorcin de hidrgeno. Existe, en efecto, un equilibrio entre H y O en el cobre lquido para cada temperatura.

Las reacciones que tienen lugar son las siguientes:Cu2O + C = 2Cu + CO

Cu2O + H2 = 2Cu + H2O (1)Cu2O + CO = 2Cu + CO2

Teniendo en cuenta que en el bao lquido predomina el cobre, transcurre inicialmente la oxidacin de ste segn la reaccin:

2Cu + 1/2 O2 = Cu2OEl xido cuproso, que posee poca afinidad con el oxgeno, cede ste a las impurezas.

Cu2O + Fe = 2Cu + FeOCu2O + NI = 2Cu + NiO

3Cu2O + 2Sb = 6Cu + Sb2O32Cu2S + 3O2 = 3Cu2O + SO2

Al final de la fase de la fusin oxidante, el contenido en oxgeno (Cu2O) en el bao es de 0,6-0,9%.

9. REFINO Y FUSIN DEL COBRE (9. REFINO Y FUSIN DEL COBRE (cont.cont.))PirometalrgiaPirometalrgia del cobredel cobre--1414

En estado lquido, la hiprbola de la figura adjunta representa el equilibrio a 1150C, se desplaza con la temperatura, separndose de los ejes cuando sta aumenta y acercndose a los ejes cuando disminuye y se acerca al punto de fusin.

Si se parte de un punto P2 (contenido de hidrgeno h2 y de oxgeno o2 a la temperatura T2) y se hace descender la temperatura, el punto P2, se desplazar sobre una recta que corta a la curva 1083 lquido en P, de tal manera que h2h = 2 x Ho2o; el volumen de vapor que se desprende ser igual a h2h. Durante la solidificacin el punto P se desplaza hacia S y el vapor de agua que se desprende en las dendritas a lo largo de la solidificacin ser ih. El contenido residual en oxgeno ser del n% en volumen.

1.1501.150CC

En la prctica, despus del prtiga o berlingado queda todava una cantidad de oxgeno residual (despus de la solidificacin) de 0,0250,025 a 0,060%0,060%que produce, por la reaccin indicada por (1), un desprendimiento de vapor de agua en la red dendrtica de solidificacin, suficiente para que las pequeas burbujas retenidas compensen casi exactamente la contraccin de la solidificacin.Este es el cobre denominado TENAZTENAZ, equivalente al TOUGH PITCH.

9. REFINO Y FUSIN DEL COBRE (9. REFINO Y FUSIN DEL COBRE (cont.cont.))PirometalrgiaPirometalrgia del cobredel cobre--1515

Esta porosidad afecta a la resiliencia, a la aptitud a la soldadura y a la isotropa (textura fibrosa orientada). Por consiguiente, aunque se justifica econmicamente la utilizacin en ciertas aplicaciones de la calidad Tenaz, es necesario saber que otras aplicaciones exigen un cobre compactocobre compacto, es decir, colado con alimentacin sin desprendimiento gaseoso alguno durante la solidificacin. Este ltimo tipo de cobre se obtiene por refusin del cobre Tenaz y desoxidando el bao lquido mediante un elemento desoxidante (P, Si, In, B, etc), quedando un contenido en P residual de aproximadamente el 0.02%.

El afino al fuego del cobre comporta que:

* las impurezas totalmente eliminadas son: ZnZn, , CdCd, Fe, , Fe, SnSn..* las impurezas eliminadas parcialmente son: Pb,AsPb,As, , SbSb, Ni., Ni.* las impurezas muy poco eliminadas son: BiBi

(se tiene que eliminar previamente en el convertidor).* las impurezas que no se eliminan son: AgAg, , AuAu, Se, Te, , Se, Te, CoCo..

CopperCopper--OxygenOxygen EquilibriumEquilibrium DiagramDiagram

MICROESTRUCTURAS COBREMICROESTRUCTURAS COBRE--OXGENOOXGENOPunto eutctico C a 0,39% de O2

Presencia del oxgeno en el cobre:

** En forma de xido combinado con las impurezasdel cobre no eliminadas durante la fusin. COBRE INERTE.** En forma de solucin slida (fase a), invisible al microscpio ptico.** En forma de Cu2O rodeando los granos de solidificacin del cobre

11.2100~0.001710.21.511.20.39~0.0080O2 %

~375~375600120012001065106510651083C

IHGFEDCBAPoint

MICROESTRUCTURAS COBREMICROESTRUCTURAS COBRE--OXGENOOXGENO Hipoeutctico:

MICROESTRUCTURAS COBREMICROESTRUCTURAS COBRE--OXGENOOXGENO Hipereutctico: >0,39% O2Dendritas de Cu2O (reas oscuras)

Eutctico (reas moteadas consistentes en pequeas partculas redondas de Cu2O en Cu)


Casting in a modern foundry

HORNO DE INDUCCIN AL VACIOHORNO DE INDUCCIN AL VACIO

COLADA CONTINUACOLADA CONTINUA

REFINO ELECTROLTICOREFINO ELECTROLTICOEl electrlito usado es el sulfato de cobre (CuSO4) cido (35 a 45 gr de Cu y 140-200 gr de H2SO4 libre por litro). La tensin se mantiene entre 0.15-0.30 volts entre los nodos formados por planchas de cobre sin refinar y los ctodos formados por chapas delgadas de cobre refinado y laminado, sobre las cuales se deposita el cobre producido.

El Zn, Fe, Co, Ni, Pb y Sn, electropositivos respecto del cobre, se disuelven antes que l y quedan en el bao sin depositarse en el ctodo ( el Pb y Sn se insolubilizan en forma de lodos de sulfato).

La Ag, Au y Pt son igualmente insolubles y se acumulan en los lodos, de los que se recuperan posteriormente.

El As, Sb y Bi pasan parcialmente a los lodos y pasan fcilmente al ctodo. Es por ello importante eliminarlos previamente en el convertidor.

La electrlisis se realiza generalmente a 55C y en un gran conjunto de cubas, conectadas en serie o en paralelo; el electrlito en circulacin est sometido a una continua regeneracin, por cristalizacin o por electrlisis mediante un nodo insoluble

Los ctodos de cobre tienen una pureza superior al Cu afinado al fuego, lo que le confiere una mayor conductividad elctrica, prxima al mximo.

El cobre electroltico tiene una pureza del 99.99% y posee la alta conductividad que lo destaca en el campo de la electrotecnia.Los restos de nodos se reincorporan en el proceso como chatarra de cobre.Las placas catdicas obtenidas se refunden y se transformen en parte en productos semielaborados de diversos formatos.

Copper cathodes being lifted out of the electrolyte at the refinery

CATODO:CATODO: Ctodo de cobre electroltico es el producto bruto no fundido, de forma plana, obtenido directamente del proceso electroltico del cobre.

Los ctodos tendrn un contenido mnimo de cobre del 99.99%, contndose la plata como cobre. El contenido en diversas impurezas podrn ser objeto de acuerdo entre productor y comprador.

Todos los ctodos sern suficientemente resistentes para soportar las operaciones ordinarias de manipulacin y transportesin excesivas roturas o excesivos desprendimientos de ndulos. Tambin estarn razonablemente libres de sustancias extraas como sulfato de cobre o suciedad en general.

Los ctodos se suministrarn en sus tamaos normales o troceados a medida segn acuerdo entre productor y comprador.

WIREWIRE--BARBAR:: Lingote de seccin transversal trapecial, destinado generalmente a la fabricacin de alambrn por laminacin.

INGOT INGOT BARBAR::Lingote destinado a la fabricacin de aleaciones y piezas moldeadas. Puede llevar entalladuras para su troceado. Cuando su peso es inferior a 20 Kg suele llamarse lingotillo.

BILLET (TOCHO):BILLET (TOCHO): Producto bruto de seccin circular destinado a la fabricacin de tubos, barras, perfiles, pletinas o alambres, normalmente por extrusin.

CAKE (PLACA):CAKE (PLACA): Producto bruto de seccin transversal rectangular, de medidas variables, destinado a la fabricacin por laminado de latn, chapa, banda, etc. Se cuela horizontal o verticalmente.

GRANALLAS:GRANALLAS: Granalla hueca: tamao de los granos de 3 a 40 mm, densidad aparente: 1 kg/dm3

Granalla maciza: tamao de los granos de 2 a 8 mm, densidad aparente: 5,3 kg/dm3

A solid product supplied in coil form or on spools or reels.Wire

Produced by rolling with uniform thickness from 0.1 to 5.0 mm supplied in a coil. The thickness does not exceed one tenth of the width.

Strip

A flat rolled product with uniform thickness from 0.2 up to and including 10 mm.Sheet

A hollow form, circular in cross section, supplied in straight lengths or coils.Round Tube

A solid wrought form of irregular cross section produced as extrusions from specially shaped dies.Profile

A solid wrought form of uniform cross section (circle, square or regular polygon) along its whole length, supplied in straight lengths.

Rod

A flat rolled product greater than 10 mm in thickness.Plate

A shape produced by hammering between open or closed dies, normally when hot.Forgings

A rolled product with thickness of 0.10 mm or less, supplied flat or in coil.Foil

A wrought product of rectangular section along its whole length, supplied in straight lengths.Bar

Descriptions of terms for wrought products

A small hot rolling mill for copper cakes, reducing the thickness from 150 mm to 6 mm

TIPOS DE COBRE COMERCIALTIPOS DE COBRE COMERCIALtipo comercial NOMBRE COMUN AISI UNE* PUREZA .OFE oxygen-free electronic copper C10100 99.99 Cu minOF oxygen-free copper C10200 99.95(Cu+Ag) minOFXLP oxygen-free extralow-phosphorus copper C10300 99.95(Cu+Ag)+P(0.001-0.005) + otros(0.05 max)AMSIL oxygen-free silver-copper C10400 99.95(Cu+Ag) (Ag=0.027 min)

C10500 99.95(Cu+Ag) (Ag=0.034 min)C10700 99.95(Cu+Ag) (Ag=0.085 min)

AMAX-LP oxygen-free low-phosphorus copper C10800 99.95(Cu+Ag)+P(0.005-0.012)FRHC fire-refined high conductivity copper C-1115* 99.90(Cu+Ag) minDLP deoxidized low phosphorus copper C-1131* 99.90(Cu+Ag)+P(0.004-0.012)ETP electrolytic tough pitch copper C11000 99.90(Cu+Ag) minFRTP fire-refined tough pitch copper C-1116* 99.85(Cu+Ag)DHP deoxidized high phosphorus copper C-1130* 99.85(Cu+Ag)+P(0.012-0.050)

INFLUENCIA DE LAS IMPUREZAS SOBRE LAS PROPIEDADES MECANICAS DEL INFLUENCIA DE LAS IMPUREZAS SOBRE LAS PROPIEDADES MECANICAS DEL COBRECOBRE

OXIGENO: Se encuentra en forma Cu2O (es el nico xido estable a temperaturas superiores a la de fusin). El cobre bruto puede contener hasta un 6% de este xido, reducindose al 0.5% en el cobre Tenaz. El xido cuproso cede fcilmente el oxgeno a las impurezas de Mn, Mg y Pb.AZUFRE: Se encuentra en forma de Cu2S.

Para Si < 0.25% = poca maleabilidadPara Si > 0.50% = fragilidad en fro

Generalmente, un contenido de S > 0.1% produce agrietamientos en el laminado. La presencia de Mn y/o Al disminuye la influencia del S.BISMUTO: Es una impureza muy nociva. Se encuentra en forma metlica en las juntas de grano al ser insoluble en el cobre.

Para Bi = 0.025% = fragilidad en fro; quebradizo al rojo.Para Bi = 0.05% = quebradizo en fro.Para Bi = 0.1% = extremadamente frgil.

Siempre que el Cu contenga un 0.005% de Bi no puede ser estirado para la obtencin de alambres.HIERRO: Esta impureza endurece y fragiliza al cobre. Al aumentar su contenido, el color rojo-marrn del cobre cambia hasta que llega a ser gris.NIQUEL: Forma soluciones slidas con el Cu. La presencia de 2-3% de Ni aumenta considerablemente la dureza del cobre.

Coppers

High conductivity (HC) electrolytically refined copper (sometimes known as tough pitch copper or 'electro'), with a nominal conductivity of 100% IACS (International Annealed Copper Standard), is used for most electrical applications such as busbars, cables and windings. High conductivity copper is very readily worked hot and cold. It has excellent ductility which means that it can be easily drawn to fine wire sizes and it is available in all fabricated forms.

Deoxidised copper (usually deoxidised with phosphorus - or boron in the case of castings) is a material that can readily be brazed or welded without fear of embrittlement. It may be known colloquially as 'Deox' and is used for the manufacture of tubing for fresh water and for hot water cylinders.

Oxygen free high conductivity copper (OFHCTM is a registered trade mark) is produced by casting in acontrolled atmosphere and is used where freedom from the possibility of embrittlement is required. A special grade of oxygen-free high conductivity copper (certified grade) with low residual volatile impurities is used for high vacuum electronic applications such as transmitter valves, wave guide tubes, linear accelerators and glass to metal seals.

Free-machining copper - An addition of 0.5% sulphur or tellurium raises the machinability rating of copper from a rating of 20% (based on 100% for free-cutting brass) to 90%. Applications for these free-machining grades include electrical components, gas-welding nozzles and torch tips and soldering iron tips.A wide variety of high conductivity copper alloys is available for special purposes of which three are the most common. Copper-silver (0.01 to 0.14% Ag) has better creep resistance than copper itself and is therefore used in the manufacture of commutators, alternators and motors, where the capacity to resist temperature and stress is essential.

EN Unwrought and Wrought Coppers

0.05 excl. Ag, Ni & O99.90 min.CW006ACR006ACu-FRTP

0.03 excl. Ag99.95 min.CW008ACR008ACu-OF

0.04 excl. Ag&O99.90 min.CW005ACR005ACu-FRHC

0.03 excl. Ag& O99.90 min.CW004ACR004ACu-ETP

Other unalloyed coppers

P 0.001-0.00699.99 min.CW022ACR022ACu-PHCE

-99.99 min.CW009ACR009ACu-OFE

0.0065 excl. ORem.CW007ACR007ACu-OF1

0.0065 excl. O 0.04 max ORem.CW003ACR003ACu-ETP1

Coppers ex Cu-cath-1

0.03 excl. Ag, O99.90 min.-CR002ACu-CATH-2

0.0065 excl. O 0.04 max ORem.-CR001ACu-CATH-1

Copper cathode

WroughtUnwrought

Max. of 19 listed elements (2), other than Cu

Cu(incl.0.015 max Ag)

NumberSymbol

Composition %Material designation

Unwrought coppers in BS EN 1976 - Cast Unwrought Copper Products and BS EN 1978 - Copper Cathodes

EN Unwrought and Wrought Coppers

0.0065 excl.Ag&O Ag 0.08-0.12Rem.CW019ACR019ACuAg0.10(OF)



Oxygen free

0.03 excl.Ag&P Ag 0.08-0.12 P 0.001-0.007Rem.CW016ACR016ACuAg0.10P(5)



Phosphorus deoxidised

0.03 excl.Ag&O Ag 0.08-0.012Rem.CW013ACR013ACuAg0.10(4)



Silver-bearing coppers Tough pitch

0.03 excl. Ag,Ni&P, P 0.04-0.0699.90 min.CW025ACR025ACu-DXP

P 0.015-0.04099.90 min.CW024ACR024ACu-DHP

0.03 excl. Ag,Ni&P P 0.005-0.01399.90 min.CW023ACR023ACu-DLP

0.03 excl. Ag&P P 0.002-0.00799.95 min.CW021ACR021ACu-HCP

0.03 excl. Ag&P P 0.001-0.00699.95 min.CW020ACR020ACu-PHC

Phosphorus containing coppers

WroughtUnwrought

Max. of 19 listed elements (2), other than Cu

Cu(incl.0.015 max Ag)

NumberSymbol

Composition %Material designation

Unwrought coppers in BS EN 1976 - Cast Unwrought Copper Products and BS EN 1978 - Copper Cathodes

O 0.040 max.3

BS 6017 (confirmed 1989)2

Ag, As, Bi, Cd, Co, Cr, Fe, Mn, Ni, O, P, Pb, S, Sb, Se, Si, Sn, Te, Zn1

Documents

Extractiva Del Cobre