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Metalurgia extractiva La metalurgia extractiva corresponde al conjunto de procesos que se llevan a cabo para separar selectivamente las especies de interés de aquellas sin valor. Dentro del área de metalurgia extractiva se encuentran aquellas de hidrometalurgia, pirometalurgia y electrometalurgia. Entre las áreas de investigación del grupo se encuentran los procesos de lixiviación bacteriana, los nuevos procesos de conversión continua de mata a cobre blíster y el desarrollo de instrumentación en el proceso de flotación de minerales, entre otras.

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¿Que es la metalurgia extractiva (Cu)?

La metalurgia extractiva es la ciencia y técnicas ocupadas para el procesamiento del mineral proveniente de la mina con una ley de Cabeza determinada por planta. Las instalaciones que componen una planta de procesamiento de minerales, generalmente son, dependiendo del mineral a tratar. Generalmente se conocen dos configuraciones clásicas de plantas de procesamiento de mineral, para cobre sulfurado y otra para cobre oxidado. habitualmente se componen por equipos de conminación primaria como chancadores, y luego se aplica la configuración según el mineral a tratar.

LA METALURGIA EXTRACTIVA TIENE TRES AREAS: 1. Pirometalurgia: fundición de metales a altas temperaturas. 2. Hidrometalurgia: solubilización de metales en soluciones acuosas.

3. Electrometalurgia: Aplicación de energía eléctrica a soluciones acuosas para obtener metales puros.

Procesos para la extracción del cobre oxidado Lixiviación: las pilas de material mineralizado se riegan con una solución de agua con ácido sulfúrico que disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados, formando una solución de sulfato de cobre. Esta solución escurre a través de la pila, se recoge, luego se purifica y se concentra antes de llevarla a la electroobtención. Electroobtención: es una electrólisis, es decir un proceso mediante el cual se separa un compuesto cobre, en este caso-, de otros, usando para ello la electricidad. Así, se recupera el cobre desde la solución desarrollada en la lixiviación, obteniéndose cátodos de la más alta pureza (99,99%). Cátodos: los cátodos obtenidos son examinados cuidadosamente. Aquellos seleccionados son apilados, pesados y embalados para su despacho, el que se realiza mediante trenes y camiones a los puertos de embarque.

Procesos para la extracción del cobre sulfurado Molienda: mediante molinos se continúa reduciendo las partículas de mineral hasta obtener un tamaño máximo de 180 micrones (0,18mm). Con esto se forma una pulpa con agua y reactivos que se lleva a la concentración por flotación. C. Flotación: en esta etapa se genera espuma, cuyas burbujas atrapan el cobre y otros minerales sulfurados contenidos en la pulpa. Luego de varios ciclos, se recolecta y se seca esta espuma para obtener el concentrado de cobre que continua su purificación. Fundición: para separar el cobre de otros minerales e impurezas, el concentrado de cobre seco se trata a grandes temperaturas en hornos especiales. Luego de varios procesos se obtiene cobre RAF(refinado a fuego) el que es moldeado en placas de un peso aproximado de 225 kg, llamadas ánodos. Electrorefinación: los ánodos provenientes de la fundición se llevan a celdas electrolíticas para su refinación. De este proceso se obtienen cátodos de alta pureza. 99,99 % de cobre.

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Piro-Metalurgia del Cobre

Fundamentos de la fundición Para incrementar progresivamente la ley o contenido de cobre del material sometido a fundición, el proceso pirometalúrgico considera fases consecutivas de Fusión, Conversión y Refinación. Así se logra que la pureza inicial de 30% a 40% contenida inicialmente en el concentrado, se incremente progresivamente hasta 99,5% en el ánodo. De las fases consecutivas, la fusión y la conversión son las más importantes por lo determinantes que resultan en el proceso general. La fusión tiene por objetivo concentrar el metal a recuperar, mediante una separación de fases de alta temperatura: una sulfurada rica en el metal y otra oxidada o pobre en él. La conversión elimina el azufre y el hierro presentes en la fase sulfurada, mediante oxidaciones del baño fundido para obtener un cobre final relativamente puro. Recepción y manejo de materias primas e insumos:

El proceso se inicia con la recepción y almacenamiento de los fundentes y otros insumos en áreas especiales para el concentrado. Estos materiales, que son transportados por vía marítima o terrestre, tienen un contenido de humedad que varía entre un 6% a 8% y proviene de distintas fuentes de abastecimiento. Se descargan mediante correas transportadoras tubulares o similares para evitar derrames y daños al medio ambiente. Un equipo extrae el concentrado desde las camas de almacenamiento hacia el domo de mezcla. La operación normal permite que mientras una de las camas se está llenando, la otra se encuentre descargando a la planta. El domo de mezcla, cuya geometría es una semiesfera metálica cerrada, debe tener capacidad suficiente para algunos días de operación y estar ubicado en las inmediaciones del área de secado. El domo prepara mediante una correa circular interna una mezcla homogénea de concentrado, para dar la estabilidad operacional requerida por el proceso de fusión. Secado de concentrados El concentrado húmedo proveniente del domo de mezcla, es almacenado en tolvas desde donde ingresa a las líneas de secado de cada equipo de fusión que cuenta con secadores calefaccionados con vapor de agua En esta etapa la humedad original del concentrado (entre 6% y 8%) se reduce a niveles que oscilan entre 0,2% y 0,3%. El concentrado va reduciendo sus niveles de humedad a medida que avanza dentro un tambor metálico. En el interior circula vapor a temperatura de 180ºC, por un serpentín que permite la transferencia de calor por radiación y convección. El calor requerido para el secado es suministrado por vapor saturado, a una presión de 20 bares, proveniente desde calderas de recuperación de calor de los gases generados en el proceso de fundición y que se encuentran asociadas a los respectivos hornos de fusión y conversión. Los vahos producidos por el proceso de secado, compuestos por aire de purga (vapor de agua desprendido del concentrado y polvo arrastrado), pasan a un filtro de mangas donde se recuperan las partículas en suspensión, para ser dirigidas a las tolvas de almacenamiento de concentrado seco. Los vahos limpios son descargados a la atmósfera. El vapor condensado producto del proceso es conducido por cañerías a un estanque recuperador de condesados para su reutilización. Debido a que la temperatura de operación del secador es de 180 ºC, no se generará emisión de SO2 al ambiente, ya que el azufre solo reacciona con el oxígeno a una temperatura superior a los 300 ºC. En algunos casos puntuales, el grado de humedad del concentrado a tratar se convierte en un parámetro importante, como

en la alimentación a los procesos de fusión flash, en los que el concentrado es transportado suspendido en aire enriquecido o en oxígeno. Así, los procedimientos Outokumpu e INCO consideran una etapa de secado de concentrado en un secador rotatorio previo a su tratamiento. Outokumpu y Convertidor Teniente en particular, necesitan grados de humedad inferiores al 0,2%. Tostación parcial de concentrados La tostación consiste en la oxidación parcial de los sulfuros del concentrado y en la eliminación parcial del azufre de éste como SO2 y ocurre según reacciones sólidogaseosas, a temperaturas de 500 a 800 ºC, dependiendo de los productos que se desea obtener. La fase gaseosa contiene normalmente O2 y SO2 en la alimentación y productos y cantidades menores de gases SO3 y SO2, dependiendo de las reacciones de oxidación.

La pirometalurgia es la rama de la metalurgia que se encarga de la obtención y purificación de los metales, a través de la utilización del calor. Es la técnica más tradicional de extracción de metales, a partir de los minerales, eliminando la ganga, que se trata de silicatos u otros minerales sin interés, que se desechan para obtener el metal a partir del mineral. Este método de obtención fue el primero en ser utilizado. Metales como el hierro, níquel, cobre, oro, etc., se obtienen desde el mineral gracias a esta técnica, que es utilizada en

gran proporción debido a ser un proceso muy rápido en comparación con otros, pero tiene la desventaja de ser bastante contaminante para el medio ambiente. En pirometalurgia, una vez se consigue eliminar la ganga, o al menos su mayor parte, empieza el proceso de obtención del metal. Dicho proceso consiste básicamente en una reducción química, pues es preciso convertir el metal desde su número de oxidación positivo (con el que aparece en el mineral en estado libre), a número de oxidación cero: Dicha reducción puede llevarse a cabo de dos formas distintas: ●

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Pirometalurgica o por vía térmica, incluye varios procesos como la calcinación, tostación y reducción. Todos los procesos de esta vía se producen a altas temperaturas, producidas por la quema de diversos combustibles. La mayorñia de los metales se obtienen de ésta forma. Electrólisis de sales o de óxidos de metales reductores, como pueden ser los metales alcalinos, alcalinotérreos o también con el aluminio.

Pirometalurgica -Ventajas y desventajas Ventajas: Velocidades de rección muy rápidas Producción elevada grandes instalaciones Ideales para tratamiento de materias primas complejas y heterogéneas Desventajas: Poca selectividad y eficiencia de las reacciones quimicas A veces es necesario repetir las etapas Problemas de contaminación ambiental por residuos gaseosos (SO2) y por ruidos Consumo energetico elevado

Los procesos pirometalúrgicos tienen ventajas y desventajas: Ventajas: Poseen una rápida velocidad de reacción Obtienen una producción elevada Son ideales para tratar materias primas heterogéneas y complejas

Desventajas: Tienen poca selectividad A menudo se deben repetir las etapas de obtención Produce gran contaminación ambiental debido a los residuos gaseosos como el SO2. Consume una elevada cantidad de energía.

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