Proceso productivo de cu

II.PROCESOPRODUCTIVODELCOBRE
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II.
PROCESO
PRODUCTIVO
DEL COBRE
Exploración geológica
Concentración
Fundición Extracción por solvente
Electrorreﬁnación Electroobtención
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EXPLORACIÓN GEOLÓGICA
Extracción
Concentración
Fundición Lixiviación

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Fuente: El camino del cobre. Comité Editorial de Revista Panorama, Antofagasta Minerals. Santiago, 2006.

91
Fuente: Chong Díaz, Guillermo. Enseñando geología a los niños.
Proyecto EXPLORA- CONICYT. Septiembre 2001. p. 125-126.

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EXTRACCIÓN
Concentración

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Fuente: Manual General de Minería y Metalurgia. Portal Minero Ediciones. Abril 2006. pp. 21-22.

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Fuente: Manual General de Minería y Metalurgia. Portal Minero Ediciones. Abril 2006. pp. 55.

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Extracción
CONCENTRACIÓN

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Fuente: Manual General de Minería y Metalurgia. Portal Minero Ediciones. Abril 2006. pp. 93-95

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Después del chancado, mediante la molienda se
continúa reduciendo el tamaño de las partículas que
componen el mineral para obtener una granulometría
máxima de 180 micrones (1,18 mm), la que permite fi-
nalmente la liberación de la mayor parte de los minerales
metálicos en forma de partículas individuales recupera-
bles por flotación.
Este proceso se realiza utilizando grandes equipos
giratorios o molinos de forma cilíndrica que existen y dis-
ponen en tres esquemas diferentes de molienda: molien-
da convencional, molienda unitaria y molienda SAG. En
esta etapa, al material mineralizado se le agregan agua
en cantidades suficientes para formar un fluido y los reac-
tivos necesarios para realizar el proceso siguiente que es
la flotación.
Dentro del proceso de conminución, es la etapa
de operación la que consume mayor parte de la ener-
gía de todo el proceso y por ello, en búsqueda del uso
más eficiente de la misma, se ha producido el más fuerte
desarrollo tecnológico a través del rediseño de equipos,
considerando por sobre todas las cosas el gigantismo de
los molinos que permita moler cada vez más mineral en
un solo equipo.
La liberación de las especies minerales es el proce-
so unitario de mayor relevancia práctica en todo el circui-
to de procesamiento de minerales, por cuanto demanda
la principal inversión de capital, incide fuertemente en
los costos unitarios del proceso metalúrgico, determina
la capacidad máxima de tratamiento e influye en la ren-
tabilidad de la operación.
Los procesos de reducción de tamaño se cuantifi-
can en términos de la energía consumida durante la ope-
ración misma del equipo de conminución. Este enfoque
resulta ser bastante lógico, ya que tales operaciones son
las responsables en gran medida del elevado costo, por
consumo de energía, de las operaciones involucradas en
el procesamiento de minerales. De esta manera, la infor-
mación es interpretada casi exclusivamente en términos
de relaciones empíricas de energía versus reducción de
tamaño o más conocidas como las Leyes de la Conmi-
nución.
La molienda convencional se realiza en dos etapas,
utilizando habitualmente molino de barras y molino de
bolas, respectivamente, aunque en las plantas modernas
se utiliza sólo el segundo. En ambos molinos el mineral se
mezcla con agua para lograr una molienda homogénea y
eficiente. La pulpa obtenida en la molienda es llevada a la
etapa siguiente que es la flotación.
Molino de barras
Son cilindros metálicos que tienen en su interior
barras de acero habitualmente de 3.5 pulgadas de diá-
metro, que son los elementos de molienda. El molino gira
con el material proveniente del chancador terciario y/o
cuaternario que llega por una correa transportadora, y cae
sobre el material, produciendo el efecto de reducción de
tamaño. Los molinos de barras realizan la molienda pri-
maria de la molienda convencional en la que el material
que se entrega pasa por un tamiz de malla de 1mm² de
sección. El mineral molido continúa el proceso, pasando
en línea al molino de bolas.
Los molinos de barras son muy similares a los mo-
linos de bolas, excepto que usan barras largas como me-
dio de molienda. Las barras muelen el mineral que entra
al molino en forma similar a como las bolas muelen el
mineral en un molino de bolas. Los molinos de barras
aceptan la alimentación de mineral con un tamaño hasta
cerca de 50 milímetros o 2 pulgadas y entregan un pro-
ducto en el rango de tamaño de 3.300 a 300 micrones
(-6 M a 48 M). La acción de molienda se produce por el
contacto longitudinal barra con barra al girar y golpear
entre sí con la rotación del molino.
Molinos en Candelaria.

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Molino de bolas
Los molinos de bolas son también cilindros metáli-
cos cuyas paredes están revestidas con corazas fabricadas
en aleaciones de acero cromo-manganeso mejoradas,
cuyas dimensiones interiores son hasta 16 pies x 24 pies,
es decir, 4,9 m de diámetro por 7,3 m de largo, cuyo
volumen interior está ocupado en un 36% se su capaci-
dad por un collar de bolas de acero desde 1,0 hasta 3,5
o 4,0 pulgadas de diámetro, las cuales son los elementos
de molienda. En un proceso que dura aproximadamente
unos 20 minutos por cada partícula de mineral que debe
ser molida, el 80% del mineral es reducido a un tamaño
máximo de 180 micrones.
La velocidad de rotación de los molinos de bolas
está usualmente entre 4 y 20 rpm, dependiendo del diá-
metro del molino. A mayor diámetro del molino menor
velocidad de rotación. Si la velocidad de rotación es muy
alta, la fuerza centrífuga hace que las bolas se adhieran
al cilindro del molino. La velocidad a la cual el molino
empieza a operar como centrífuga es llamada velocidad
crítica. Los molinos de bolas normalmente operan en un
rango de velocidad crítica entre 65% y 75%.
Los molinos de bolas están diseñados para moler
el mineral de hasta ¼ pulgada y llevarlo a un tamaño
de partícula entre 20 a 74 micrones. Habitualmente para
clasificar el producto de los molinos de bolas en molien-
da de minerales se utilizan hidrociclones, pero también
se conocen aplicaciones con harneros, clasificadores de
espiral y clasificadores de aire.
Los revestimientos de los molinos, compuestos por
corazas y lifters, dan a la superficie interior del molino un
determinado perfil que hace levantar las bolas como me-
dio moledor y al mismo tiempo avanzar el mineral hacia
la descarga del molino. Van apernados al casco del moli-
no y se deben sustituir cuando se desgastan y/o pierden
el efecto levantador de las bolas. El molino gira y la mo-
lienda se realiza por efecto de cascada de bolas de acero
al cromo o manganeso que cayendo desde una altura
determinada producen el efecto de molienda o reduc-
ción de tamaño por efecto del impacto contra el mineral
mezclado con agua.
Molinos semiautógenos o SAG
Este es un molino de gran capacidad que recibe
material directamente del chancador primario y que tie-
ne en su interior bolas de acero de manera que, cuando
el molino gira, el material cae y se va moliendo por efecto
del impacto entre bolas y el propio mineral. La mayor
parte del material que sale de este molino pasa a la etapa
de flotación para obtener el concentrado de cobre, y una
menor proporción vuelve a la molienda en el molino de
bolas para seguir moliéndose hasta conseguir el tamaño
requerido para la etapa siguiente.
La molienda autógena se produce cuando no se
utiliza ningún medio de molienda externo y es el propio
mineral el que actúa como tal. El molino semiautógeno es
una variante del mismo molino autógeno, pero que utili-
za una carga mínima de bolas en un porcentaje entre el 6
y 15%. Los molinos SAG se han utilizado principalmente
en las plantas de procesamiento de oro, cobre y platino
con usos también en el plomo, zinc, plata y níquel.
Los tamaños de los molinos SAG alcanzan 18’ de
largo y 38’ de diámetro con potencias de hasta 27.000
HP. Son equipos de mayores dimensiones y más eficientes
que los anteriores y, debido a su gran capacidad, acortan
el proceso de chancado y molienda. Muelen rocas más
grandes, que vienen directamente del chancador prima-
rio, con un tamaño cercano a 8 pulgadas. El mineral se
mezcla con agua y cal. Aquí el mineral es reducido de
tamaño gracias a la acción del mismo material minerali-
zado y por la acción complementaria de bolas de acero
que se adicionan al interior del molino, bolas de 5 pulga-
das de diámetro que aproximadamente ocupan el 12%
de su capacidad. Dados el tamaño y la forma del molino,
estas bolas son lanzadas en caída libre cuando el molino
gira, logrando un efecto conjunto de chancado y molien-
da más efectivo y con menor consumo de energía, por lo
que, al utilizar este equipo, no se requieren las etapas de
chancado secundario ni terciario.
La mayor parte del material molido en el SAG va
directamente a la etapa siguiente, la flotación, es decir,
tiene la granulometría requerida bajo los 180 micrones,
y una pequeña proporción debe ser enviada al molino
de bolas.
Fuente: Manual General de Minería y Metalurgia. Portal
Minero Ediciones. Abril de 2006. p. 125-133.

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Fuente: Manual General de Minería y Metalurgia. Portal Minero Ediciones. Abril 2006. pp. 139, 141.

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Extracción
Concentración
FUNDICIÓN Lixiviación

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Ánodos de EW
En el proceso de EW, los ánodos son teóricamente
insolubles e inertes al proceso. Cuando la electrólisis es
en medio acuoso, predomina el uso de ánodos de plo-
mo, en alguna de sus aleaciones donde tenga mejores
características físicas y químicas que las del plomo puro,
en especial en relación a la estabilidad mecánica, rigidez,
dureza y resistencia química a la corrosión.
Ánodos de electrorreﬁnación
En el proceso de ER los ánodos son solubles y
pueden ser moldeados individualmente en una rueda de
moldeo. El giro de la rueda permite pasar sucesivamente
por varias etapas:
• Llenado y pesado del molde con el metal líquido fun-
dido.
• Enfriado con rociado de agua.
• Levantamiento y retiro del ánodo.
• Limpieza y preparación del molde para el nuevo llena-
do.
Los ánodos, principalmente en la ER de níquel y
cobre, tienen una superﬁcie irregular y rugosa, con di-
mensiones de 80 a 100 cm de ancho, de 90 a 110 cm de
largo y de 3 a 6 cm de espesor.
Diseño y materiales de los cátodos
en el manejo del producto
Placas madre: Corresponden, en general, a un
sustrato de metal sobre el cual se deposita el metal de
interés, como ocurre en los procesos de EW, ya sea don-
de los depósitos pueden ser desde soluciones acuosas de
zinc sobre una placa de aluminio, o de cobalto sobre una
placa de acero inoxidable.
En la EW de cobre, originalmente se usaban pla-
cas madre de titanio o de cobre recubierto con un aceite
conductor para facilitar el despegue del depósito, pero
actualmente se utilizan placas de acero inoxidable.
Luego de la depositación durante un tiempo
aproximado de 24 horas, el metal que se ha adherido
se desprende de la placa madre. Las láminas se estiran y
planchan, y se les agrega como soporte dos trozos pre-
viamente recortados de las mismas láminas, llamados
“orejas”. Para continuar la depositación en las llamadas
“celdas comerciales”, se cuelgan mediante una barra de
cobre. Ahí continúa la depositación por unos 5 a 7 días.
Cátodos permanentes: En el uso de esta tecno-
logía no se retira el depósito inicial de las láminas de 24
horas, sino que se continúa la depositación directamente
sobre la misma placa madre durante todo el período de-
nominado comercial, de 5 a 7 días.
Hoy se usa acero inoxidable 316L para estos cá-
todos. Sus dimensiones sumergidas, útiles para la depo-
sitación, se han estandarizado en 1 m de ancho por 1 m
de alto.
Lavado de cátodos en planta de óxidos Cerro Colorado.

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Extracción
Concentración
Fundición LIXIVIACIÓN
ELECTRORREFINACIÓN ELECTROOBTENCIÓN

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Para el proceso de electroobtención (EW) se re-
quiere de instalaciones especializadas llamadas “celdas
electrolíticas”, equipadas con sistema de circuitos eléc-
tricos para hacer circular una corriente eléctrica continua
de baja intensidad.
Para que este proceso se realice eficientemente se
requiere considerar los siguientes aspectos:
Configuración de circuitos
Para proveer de la corriente continua que se re-
quiere el proceso de electrólisis, se utilizan equipos rec-
tificadores de corriente que mantienen constantes las
características del flujo eléctrico.
Conexiones eléctricas
Normalmente, las conexiones eléctricas de las
celdas de electroobtención son muy sencillas, ya que se
intenta disminuir los trayectos, en corriente continua y
alta tensión, desde los rectificadores de corriente hasta
los bancos de celdas electrolíticas.
Las conexiones se realizan con paquetes de barras
conductoras de cobre de sección regular, apernadas y
con distanciadores que permiten la circulación interna de
aire para la mejor refrigeración. Estas son conocidas con
su nombre en inglés: bus-bars. Al poner las celdas en se-
rie, se requiere sólo de una conexión en los extremos del
banco de celdas. De esta forma, varias unidades similares
consituyen las diversas secciones de una operación más
grande.
Tipos de celdas electrolíticas
Industrialmente, hay una gran variedad de celdas
electrolíticas. La fabricación y selección de ellas depen-
den de factores tales como:
• Tipo de electrolito, si es acuoso o de sales fundidas.
• Tipo de cátodo, si es líquido o sólido, o bien, si es com-
pacto, esponjoso o particulado.
• Tipo de proceso, si es electroobtención (EW) o electro-
rrefinación (ER).
Dentro de esta variedad están las siguientes:
Celda convencional para electrólisis en me-
dio acuoso: El diseño de celdas electrolíticas para me-
dios acuosos varía muy poco, ya que en general se trata
de ánodos y cátodos suspendidos verticalmente, frente a
frente unos de otros. Las diferencias tienen que ver con
el uso final, según se trate de electroobtención (EW) o
de electrorrefinación (ER), ya que en el proceso de EW es
más importante renovar y agitar el electrolito frente a las
placas para renovar el metal por depositar.
Celdas para procesamiento de sales fundi-
das: En el caso de las sales fundidas, la situación es muy
diferente de un caso a otro, debido a que si el metal que
se deposita es un líquido, éste puede ser más liviano o
más pesado que el electrolito mismo. Es así como para
cada situación se requiere un diseño específico. Por ejem-
plo, la producción del aluminio es diferente a otros casos
de sales fundidas, ya que los ánodos son consumibles.
Celda para producción directa de láminas
de metal: Mediante este tipo de celdas se puede lograr
en forma directa y continua la preparación de una lámina
de cobre electrolítico. Esta celda contiene un cátodo en
forma de tambor, parcialmente sumergido en el electroli-
to de la celda, y que gira con velocidad variable de acuer-
do con el espesor de la lámina que se desea obtener.
Celda cilíndrica para electroobtención de
oro: El procesamiento de concentración de oro por car-
bón activado termina con la recuperación electrolítica del
oro, usando como electrolito la solución de elusión de
carbón. En estos casos se usa un ánodo inerte de acero y
un cátodo, compuesto de un conductor inserto con lana
de acero colocada en un contenedor apropiado.

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