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L A M E TA L U R G I A D E L C O B R E
La Metalurgia del Cobre
Por: José Arlandis Rubio (1)
Ingeniero Industrial. Director de Estudios
y Desarrollo Corporativo de Atlantic Copper, S.A.
E
l cobre es el metal industrial más antiguo de la tierra, después - Zona lixiviada u oxidada con
de los metales preciosos oro y plata, según lo demuestran las una ley de cobre inferior al 0,5%.
escorias resultantes de la fusión de cobre encontradas en - Zona de sulfuros secundarios
Catal Huyuk (Anatolia) con una antigüedad de 7.000 años con leyes de cobre entre 1-5%.
antes de Cristo y uno de los Rollos del Mar Muerto era de cobre. - Zona de sulfuros primarios
El cobre es un metal que favorece el desarrollo sostenible con una ley del 1%.
porque es duradero y reciclable sin perder sus propiedades y el
segundo metal más consumido detrás del aluminio, su consumo METALURGIA
mundial en el año 2000 fue de 20 millones de toneladas, de las La metalurgia del cobre depen-
cuales el 25% procedían de chatarras. de de que el mineral sean sul-
Las principales cualidades del cobre para su utilización son furos, en cuyo caso se utiliza la
las siguientes: conductividad eléctrica 60%, resistencia a la corro- vía pirometalúrgica en la que
sión 21%, transmisión de calor 11%, propiedades mecánicas (fácil se producen ánodos y cátodos,
fabricación, dúctil, maleable, elástico, no magnético, no produce o que sean óxidos, en cuyo
chispas, etc.) 7% y estética 1%. caso se utiliza la vía hidrometa-
El cobre y sus aleaciones se utilizan en todo tipo de cables lúrgica en la que se producen
eléctricos, telecomunicaciones y electrónica; fontanería, calefac- directamente cátodos.
ción, aire acondicionado y refrigeración; producción y transmi-
sión de energía eléctrica e iluminación; transportes (automoción, - Pirometalurgia
ferrocarril, barcos y aviones); monedas, vainas y cartuchos de El proceso de producción de cá-
cerraduras, y en sectores punta tales como el coche eléctrico, célu- todos vía pirometalúrgica es el
las solares, chips para microinformática. siguiente:
La distribución del consumo por áreas geográficas en el año Concentración del mine-
2000 fue la siguiente: Europa Occidental 28%, América del Norte ral Fundición (Horno Fusión
21%, Asia (excluyendo Japón) 18%, China 12%, Japón 9%, Amé- Convertidores Afino y
rica del Sur 6%, Antigua Unión Soviética 4%, África y Oceanía 2%. Moldeo de ánodos) Refinería
(Electrorefinería) Cátodo
MINERÍA El mineral de sulfuro de
El 90% de las reservas mundiales están concentradas en cinco cobre en la mina tiene un con-
áreas: la cuenca de las Montañas Rocosas en Estados Unidos, la tenido entre el 0,5-0,2% de
prolongación de la cadena en Canadá, los Andes de Perú y Chile, cobre, por lo que hay que con-
Indonesia y Zambia en la cuenca centro/sur de África. centrarlo en la mina, mediante
Los principales países productores de concentrados de mine- flotación, para su transporte y
ral de cobre son: Chile 4,7 millones/año, Estados Unidos 1,3 millo- uso final en la fundición, obte-
nes/año e Indonesia 1,0 millones/año. Europa tiene poca impor- niéndose un concentrado de
tancia y España marginal. cobre que contiene entre 20 y
El mineral de cobre se presenta en pórfidos, en el borde de 45% de cobre, los otros dos com-
las grandes cadenas montañosas. En los pórfidos pueden distin- ponentes principales son el azu-
guirse tres grandes zonas claramente diferenciadas: fre y el hierro, además de ✒
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otros metales entre los cuales se encuentran el oro y la plata como - Hidrometalurgia
positivos y el plomo, arsénico y mercurio como impurezas. El proceso de producción de cáto-
El concentrado de cobre se recibe en la Fundición, cuya pri- dos vía hidrometalúrgica más
mera etapa industrial es el Horno de Fusión, donde se recupera el conocido por su nomenclatura
cobre, eliminando el azufre y el hierro mediante oxidación en esta- anglosajona Sx-Ew es el siguiente:
do fundido a una temperatura entre 1200 y 1300 º C. En el horno Mineral de cobre Lixi-
el azufre se convierte en gas SO2, mientras que el cobre y el hierro, viación Extracción Electró-
conjuntamente con sílice procedente de la arena que se introduce lisis Cátodo
en el horno, permanecen en estado líquido. En esta fase líquida el En esta vía se parte de
cobre, por su mayor densidad, se deposita en la parte inferior y se mineral de cobre procedente de
extrae del horno formando parte de un producto que se denomina la mina o residuos mineros, sin
mata de cobre, con un contenido del 62% de cobre, mientras que concentrar y se tritura a tama-
la mezcla de hierro y sílice en forma de silicato permanece en la ños inferiores a 10 mm siendo
parte superior del horno y se extrae en forma de escoria con un posteriormente transportado a
contenido del 0,8% de cobre, 45% de hierro y 30% de sílice. los montones o tanques donde
La mata de cobre pasa a la sección de convertidores, para incre- será tratado posteriormente. La
mentar la riqueza en cobre del producto, donde se le somete a una instalación suele estar anexa a la
gran oxidación adicional en un proceso discontinuo “batch”, consi- mina con objeto de ahorrar cos-
guiendo un producto intermedio denominado blister con un conte- tes y optimizar servicios.
nido en cobre del 99%, gases ricos en SO2 que se unen a los gases ante- A continuación se lixi-
riores del horno y escorias con un contenido del 6% de cobre. vian (disuelven) los minerales
El blister pasa al horno de afino donde incrementa su con- de cobre, óxidos o sulfuros se-
tenido en cobre hasta el 99,6% y posteriormente a la rueda de cundarios, mediante el riego
moldeo de ánodos, donde se da a los ánodos la forma geométrica, con una disolución acuosa de
semejante a una camiseta de mangas cortas extendidas “T-shirt”, ácido sulfúrico, obteniéndose
necesaria para su utilización en la Refinería. una solución de sulfato de
Los gases de SO2 producidos en el horno y convertidores se reco- cobre con bajo contenido de
gen, se oxidan y se convierten en ácido sulfúrico en una planta de cobre. Este proceso es lento y
doble absorción, mientras que las escorias, después de tratarlas en un complejo pues además de la
horno eléctrico para recuperar todo el cobre que contienen, se enfrían disolución del cobre, debe
y granulan para su posterior utilización como material estéril. obtenerse una estabilidad en
Como regla general una Fundición que produzca 310.000 las concentraciones del licor.
Tm/año de ánodos consume 1.000.000 Tm/año de concentrado de La disolución de bajo
cobre y como subproductos produce 900.000 Tm/año de ácido sul- contenido de cobre con otros
fúrico y 300.000 Tm/año de escorias. metales e impurezas se trata con
Europa produce el 15% del total mundial de ánodos de un reactivo extractante orgáni-
cobre siendo los líderes europeos Norddeutsche Affinerie (Ale- co, en un circuito cerrado y a
mania), Atlantic Copper, S.A. (España) y Boliden (Suecia). España contracorriente, que extrae el
produce el 25% de la producción europea, siendo los únicos pro- cobre y permite obtener un elec-
ductores españoles Atlantic Copper, S.A. y Elmet, S.L. trolito con alto contenido de
Los ánodos pasan a la Refinería, que es la fase final del proceso cobre y limpio de todos los ele-
de producción de los cátodos con un contenido del 99,9% de cobre. El mentos indeseables. Actualmen-
proceso utilizado es el electrorefino de los ánodos, que consiste en dis- te se está investigando la bioli-
poner en celdas (balsas) los ánodos que actúan como electrodo positi- xiviación utilizando bacterias
vo, separados por una placa inerte que actúa como electrodo negativo, que capturen el cobre existente
sumergidos en una disolución de sulfato de cobre denominada elec- en la disolución directamente.
trolito y utilizar una corriente eléctrica de bajo voltaje, que al ser selec- La disolución con un al-
tiva para el cobre disuelve los ánodos en el electrolito y los iones de to contenido de cobre y limpia
cobre resultante se depositan sobre la placa inerte obteniendo los cáto- de impurezas pasa a las celdas
dos que son unas planchas de 1 m2 de superficie y un peso de 55 kg. (balsas) de electrólisis, donde la
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energía eléctrica hace que los iones de cobre presentes en la solu-
ción se depositen en los cátodos, de ahí su nombre de electrode-
posición, a diferencia del electrorefino, que se realiza al pasar de
ánodos de cobre a cátodos.
Europa produce el 16% del total mundial de cátodos de
cobre vía pirometalúrgica y no tiene producción hidrometalúrgi-
ca, siendo los líderes Norddeutsche Affinerie (Alemania), Umicore
(Bélgica) y Atlantic Copper, S.A. (España). España produce el 6%
de la producción europea, siendo los únicos productores Atantic
Copper, S.A., Elmet, S.L. y La Farga Lacambra, S.A.
- Comparación de tecnologías
La última etapa de la vía hidrometalúrgica, la electrodeposición,
tiene dos desventajas respecto a la etapa de electrorrefino correspon-
diente a la vía pirometalúrgica, una, intrínseca a la físico-química
del proceso, que es el mayor consumo de energía, y otra, la inferior
calidad de los cátodos por las impurezas y menor contenido de
cobre, que se va subsanando con las nuevas tecnologías y plantas.
El anterior razonamiento unido a que la metalurgia a utili-
zar depende de que los minerales sean sulfuros u óxidos y puesto
que el 90% de los minerales de cobre son sulfuros, hace que la pro-
ducción de cobre refinado vía hidrometalúrgica sea solamente el
16% de la producción total, aunque en los próximos diez años se
espera que alcance el 18%.
PRODUCCIÓN MUNDIAL DE COBRE REFINADO
Expresado en millones de Tm de cobre
1990 2000 2005 (E) 2010 (E)
Pirometalúrgica 10,2 12,5 14,5 17,0
(1) La experiencia de José Arlandis se
Hidrometalúrgica 0,6 2,3 3,0 3,7 resume en los siguientes períodos:
Producción Total 10,8 14,8 17,5 20,7 1965-1973
Experiencia energética en el Grupo Esso.
SEMITRANSFORMADOS DE COBRE Montaje de la refinería de Castellón, gas
El cátodo necesita ser transformado en unos productos interme- natural para España y Portugal y Director
dios para la elaboración de los productos finales que requiere el de Planificación de Esso Petróleos
mercado y que hemos relacionado al principio, estos productos Españoles.
intermedios son los siguientes, incluyendo su importancia sobre la 1974-1991
producción total: alambrón 46%, aleaciones de cobre 25%, tubos Experiencia química en el Grupo
12%, planos 9% y otras secciones 8%. Explosivos y Ercros como Director de
Europa es el mayor productor del mundo occidental con el Desarrollo Corporativo y Director de
27% del total mundial, mientras que España sólo tiene el 6% de la Planificación Estratégica.
producción europea siendo los líderes Alemania e Italia. Los prin- 1991-2002
cipales productores españoles son: Atlantic Copper, S.A.; Out- Experiencia metalúrgica en Río Tinto
okumpu Copper Tubes, S.A.; SIA Copper, S.A.; Laminados Oviedo Minera y Atlantic Copper como Director
Córdoba, S.A.; La Farga Lacambra, S.A.; Tubo Técnico Europeo, S.L. de Planificación Estratégica y Director de
y Peninsular del Latón, S.A. Planificación y Control.
Concluyendo, el cobre es un material indispensable para el 1965-1982
mundo actual y favorece el desarrollo sostenible porque es dura- Profesor de Tecnología y Petroquímica en
dero y reciclable sin perder sus propiedades. la ETSII de Madrid.
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