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1. Procesos industriales del cobre
Minería del cobre
El cobre nativo suele acompañar a sus minerales en bolsas que afloran a la
superficie explotándose en minas a cielo abierto. El cobre se obtiene a partir de
minerales sulfurados (80%) y de minerales oxidados (20%), los primeros se
tratan por un proceso denominado pirometalurgia y los segundos por otro
proceso denominado hidrometalurgia. Generalmente en la capa superior se
encuentran los minerales oxidados (cuprita, melaconita), junto a cobre nativo
en pequeñas cantidades, lo que explica su elaboración milenaria ya que el
metal podía extraerse fácilmente en hornos de fosa. A continuación, por debajo
del nivel freático, se encuentran las piritas (sulfuros) primarias calcosina (CuS2)
y covellina (CuS) y finalmente las secundarias calcopirita (FeCuS2) cuya
explotación es más rentable que la de las anteriores. Acompañando a estos
minerales se encuentran otros como la bornita (Cu5FeS4), los cobres grises y
los carbonatos azurita y malaquita que suelen formar masas importantes en las
minas de cobre por ser la forma en la que usualmente se alteran los sulfuros.
La tecnología de obtención del cobre está muy bien desarrollada aunque es
laboriosa debido a la pobreza de la ley de los minerales. Los yacimientos de
cobre contienen generalmente concentraciones muy bajas del metal. Ésta es la
causa de que muchas de las distintas fases de producción tengan por objeto la
eliminación de impurezas.
El proceso técnológico que utiliza la Empresa Corporación Nacional del Cobre
(CODELCO) de Chile es el siguiente:
1) Exploración geológica
En la exploración se identifica la presencia de un yacimiento y sus
características, se determina la ley de mineral y la forma de explotarlo.
2) Extracción
Las rocas mineralizadas extraídas de la mina (a rajo abierto o subterránea) y
de un tamaño adecuado, son cargadas y transportadas a la planta en camiones
o tren en forma eficiente y segura, para continuar el proceso productivo del
cobre.
3) Chancado
A partir de las etapas de chancado primario y secundario (eventualmente
terciario), se obtiene un material mineralizado de un tamaño máximo de 1,5 a
1,¾ pulgadas, el que se ordena en pilas para realizar la lixiviación. En tres
etapas y utilizando grandes chancadores eléctricos, se reduce el tamaño de los
fragmentos más grandes de material mineralizado que vienen de la mina, hasta
obtener un tamaño uniforme de no más de ½ pulgada (1, 27 cm).
4) Molienda
Mediante el trabajo de molinos, se continúa reduciendo el tamaño de las
partículas de mineral hasta obtener un tamaño máximo de 180 micrones (0,18
mm), con el que se forma una pulpa con agua y reactivos específicos que se
lleva a la flotación.
5) Flotación
En las celdas de flotación, se genera espuma cuyas burbujas arrastran el cobre
y otros minerales sulfurados contenidos en la pulpa. Luego de varios ciclos, se
recolecta y seca esta espuma para obtener el concentrado de cobre que
continua su purificación en los procesos de fundición y refinado.

2. Metalurgia del cobre
Cátodo de cobre
La metalurgia del cobre depende de que el mineral se
presente en forma de sulfuros o de óxidos.
Para los sulfuros se utiliza para producir cátodos la vía
llamada pirometalurgia, que consiste en el siguiente
proceso: Concentración del mineral -> fundición en
horno -> paso a convertidores -> afino -> moldeo de
ánodos -> electrorefinación -> cátodo. El proceso de
refinado produce unos cátodos con un contenido del 99,9% de cobre. Los
cátodos son unas planchas de un metro cuadrado y un peso de 55 kg.
Otros componentes que se obtienen de este proceso son hierro (Fe) y azufre
(S), además de muy pequeñas cantidades de plata (Ag) y oro (Au). Como
impurezas del proceso se extraen también plomo (Pb), arsénico (As) y mercurio
(Hg).
Como regla general una instalación metalúrgica de cobre que produzca
300.000 t/año de ánodos, consume 1.000.000 t/año de concentrado de cobre y
como subproductos produce 900.000 t/año de ácido sulfúrico y 300.000 t/año
de escorias.
Cuando se trata de aprovechar los residuos minerales, la pequeña
concentración de cobre que hay en ellos se encuentra en forma de óxidos y
sulfuros, y para recuperar ese cobre se emplea la tecnología llamada
hidrometalurgia, más conocida por su nomenclatura anglosajona Sx-Ew.
El proceso que sigue esta técnica es el siguiente: Mineral de cobre->
lixiviación-> extracción-> electrólisis-> cátodo
Esta tecnología se utiliza muy poco porque la casi totalidad de concentrados de
cobre se encuentra formando sulfuros, siendo la producción mundial estimada
de recuperación de residuos en torno al 15% de la totalidad de cobre
producido.
Tratamientos térmicos del cobre
El cobre y sus aleaciones permiten
determinados tratamientos térmicos para
fines muy determinados siendo los más usuales
los de recocido, refinado y temple.
El cobre duro recocido se presenta muy
bien para operaciones en frío como son:
doblado, estampado y embutido. El recocido se produce calentando el cobre o
el latón a una temperatura adecuado en un horno eléctrico de atmósfera
controlada, y luego se deja enfriar al aire. Hay que procurar no superar la
temperatura de recocido porque entonces se quema el cobre y se torna
quebradizo y queda inutilizado.
El refinado es un proceso controlado de oxidación seguida de una reducción
cuyo objeto es volatilizar o reducir a escorias todas las impurezas contenidas
en el cobre con el fin de obtener cobre de gran pureza. Los tratamientos
térmicos que se realizan a los latones son principalmente recocidos de

3. homogeneización, recristalización y estabilización. Los latones con más del
35% de Zn pueden templarse para hacerlos más blandos.
Los bronces habitualmente se someten a tratamientos de recocidos de
homogenización para las aleaciones de moldeo; y recocidos contra acritud y de
recristalización para las aleaciones de forja. El temple de los bronces de dos
elementos constituyentes es análogo al templado del acero: se calienta a unos
600 ºC y se enfría rápidamente. Con esto se consigue disminuir la dureza del
material, al contrario de lo que sucede al templar acero y algunos bronces con
más de dos componentes.
Aleaciones de Cobre
Latón (Cu-Zn)
El latón, también conocido como cuzin, es una aleación de cobre, zinc (Zn) y,
en menor proporción, otros metales. Se obtiene mediante la fusión de sus
componentes en un crisol o mediante la fusión y reducción de menas
sulfurosas en un horno de reverbero o de cubilote. En los latones industriales el
porcentaje de Zn se mantiene siempre inferior a 50%. Su composición influye
en las características mecánicas, la fusibilidad y la capacidad de conformación
por fundicíón, forja y mecanizado. En frío, los lingotes obtenidos se deforman
plásticamente produciendo láminas de diferentes espesores, varillas o se
cortan en tiras susceptibles de estirarse para fabricar alambres. Su densidad
depende de su composición y generalmente ronda entre 8,4 g/cm3
y 8,7 g/cm3
.
Las características de los latones dependen de la proporción de elementos que
intervengan en la aleación de tal forma que algunos tipos de latón son
maleables únicamente en frío, otros exclusivamente en caliente, y algunos no
lo son a ninguna temperatura. Todos los tipos de esta aleación se vuelven
quebradizos cuando se calientan a una temperatura próxima al punto de fusión.
El latón es más duro que el cobre, pero fácil de mecanizar, grabar y fundir, es
resistente a la oxidación, a las condiciones salinas y es dúctil, por lo que puede
laminarse en planchas finas. Su maleabilidad varía según la composición y la
temperatura, y es distinta si se mezcla con otros metales, incluso en cantidades
mínimas.
Una pequeña aportación de plomo en la composición del latón mejora la
maquinabilidad porque facilita la fragmentación de las virutas en el
mecanizado. El plomo también tiene un efecto lubricante por su bajo punto de
fusión, lo que permite ralentizar el desgaste de la herramienta de corte.
El latón admite pocos tratamientos térmicos y únicamente se realizan recocidos
de homogenización y recristalización. El latón tiene un color amarillo brillante,
con gran parecido al oro y por eso se utiliza mucho en joyería conocida como
bisutería, y elementos decorativos. Otras aplicaciones de los latones abarcan
los campos más diversos, desde el armamento, calderería, soldadura,
fabricación de alambres, tubos de condensador y terminales eléctricos. Como
no es atacado por el agua salada, se usa también en las construcciones de
barcos y en equipos pesqueros y marinos.

4. El latón no produce chispas por impacto mecánico, una propiedad atípica en
las aleaciones. Esta característica convierte al latón en un material importante
en la fabricación de envases para la manipulación de compuestos inflamables.
Bronce (Cu-Sn)
Las aleaciones en cuya composición predominan el cobre y el estaño (Sn) se
conocen con el nombre de bronce y son conocidas desde la antigüedad. Hay
muchos tipos de bronces que contienen además otros elementos como
aluminio, berilio, cromo o silicio. El porcentaje de estaño en estas aleaciones
está comprendido entre el 2 y el 22%. Son de color amarillento y las piezas
fundidas de bronce son de mejor calidad que las de latón, pero son más
difíciles de mecanizar y más caras.
La tecnología metalúrgica de la fabricación de bronce es uno de los hitos más
importantes de la historia de la humanidad pues dio origen a la llamada Edad
de Bronce. El bronce fue la primera aleación fabricada voluntariamente por el
ser humano: se realizaba mezclando el mineral de cobre (calcopirita, malaquita,
etc.) y el de estaño (casiterita) en un horno alimentado con carbón vegetal. El
anhídrido carbónico resultante de la combustión del carbón, reducía los
minerales de cobre y estaño a metales. El cobre y el estaño que se fundían, se
aleaban entre un 5 y un 10% en peso de estaño.
El bronce se emplea especialmente en aleaciones conductoras del calor, en
baterías eléctricas y en la fabricación de válvulas, tuberías y uniones de
fontanería. Algunas aleaciones de bronce se usan en uniones deslizantes,
como cojinetes y descansos, discos de fricción; y otras aplicaciones donde se
requiere alta resistencia a la corrosión como rodetes de turbinas o válvulas de
bombas, entre otros elementos de máquinas. En algunas aplicaciones
eléctricas es utilizado en resortes.
Alpaca (Cu-Ni-Zn)
Las alpacas o platas alemanas son aleaciones de cobre, níquel (Ni) y cinc (Zn).
en una proporción de 50-70% de cobre, 13-25% de níquel, y del 13-25% de
zinc. Sus propiedades varían de forma continua en función de la proporción de
estos elementos en su composición, pasando de un máximos de dureza a
mínimos de conductividad Estas aleaciones tienen la propiedad de rechazar los
organismos marinos (antifouling). Si a estas aleaciones de cobre-níquel-cinc,
se les añaden pequeñas cantidades de aluminio o hierro, constituyen
aleaciones que se caracterizan por su resistencia a la corrosión marina, por lo
que se utilizan ampliamente en la construcción naval, principalmente en los
condensadores y tuberías, así como en la fabricación de monedas y de
resistencias eléctricas.
Con las aleaciones de cobre-níquel-cinc se consigue una buena resistencia a la
corrosión y buenas cualidades mecánicas. Por esas propiedades se utilizan
principalmente para la fabricación de material de telecomunicaciones, piezas
para instrumentos, artículos de grifería y accesorios de tubería de buena
calidad, en la industria eléctrica, para artículos de ferretería y de ornamentación

5. y artículos utilizados en la fabricación de construcciones metálicas, así como
para diversos aparatos de las industrias químicas y alimentarias. Algunas
calidades de alpaca se utilizan también para fabricar vajillas y artículos de
orfebrería de mesa, etc.
El monel es una aleación que se obtiene directamente de los minerales
canadienses, y tiene una composición de Cu=28-30%, Ni=66-67%, Fe=3-3,5%.
Este material tiene una gran resistencia a los agentes corrosivos y a las altas
temperaturas.
El platinoide es un metal blanco compuesto de 60% de cobre,14% de níquel,
24% de zinc y de 1-2% de tungsteno.
Otras aleaciones
Otras aleaciones de cobre con aplicaciones técnicas son las siguientes:
• Cobre-cadmio (Cu-Cd): son aleaciones de cobre con un pequeño
porcentaje de cadmio y tienen con mayor resistencia que el cobre puro.
Se utilizan en líneas eléctricas aéreas sometidas a fuertes solicitaciones
mecánicas como catenarias y cables de contacto para tranvías.
• Cobre-cromo (Cu-Cr) y Cobre-cromo-circonio (Cu-Cr-Zr): tienen una alta
conductividad eléctrica y térmica. Se utilizan en electrodos de soldadura
por resistencia, barras de colectores, contactores de potencia, equipos
siderúrgicos y resortes conductores.
• Cobre-hierro-fósforo (Cu-Fe-P). Para la fabricación de elementos que
requieran una buena conductividad eléctrica y buenas propiedades
térmicas y mecánicas se añaden al cobre partículas de hierro y fósforo.
Estas aleaciones se utilizan en circuitos integrados porque tienen una
buena conductividad eléctrica, buenas propiedades mecánicas y tienen
una alta resistencia a la temperatura.
• Cobre-aluminio (Cu-Al): también conocidas como bronces al aluminio,
contienen al menos un 10% de aluminio. Estas aleaciones son muy
parecidas al oro y muy apreciadas para trabajos artísticos. Tienen
buenas propiedades mecánicas y una elevada resistencia a la corrosión.
Se utilizan también para los trenes de aterrizaje de los aviones , en
ciertas construcciones mecánicas.
• Cobre-berilio (Cu-Be): es una aleación constituida esencialmente por
cobre. Esta aleación tiene importantes propiedades mecánicas y gran
resistencia a la corrosión. Se utiliza para fabricar muelles, moldes para
plásticos, electrodos para soldar por resistencia y herramientas
antideflagrantes. Cobre-plata (Cu-Ag) o cobre a la plata: es una aleación
débil por sus altos componentes de cobre, que se caracteriza por una
alta dureza que le permite soportar temperaturas de hasta 226 ºC,
manteniendo la conductividad eléctrica del cobre.

6. Algunas aleaciones de cobre tienen pequeños porcentajes de azufre y de
plomo que mejoran la maquinabilidad de la aleación. Tanto el plomo como el
azufre tienen muy baja solubilidad en el cobre, separándose respectivamente
como plomo (Pb) y como sulfuro cuproso (Cu2S) en los bordes de grano y
facilitando la rotura de las virutas en los procesos de mecanizado, mejorando la
maquinabilidad de la aleación.
Procesos industriales del cobre
Producción minera
La producción mundial de cobre a partir de minas es de unos 15,6 millones de
toneladas al año (2007). El principal país productor es Chile, con más de un
tercio del total, seguido por Perú y Estados Unidos.
Rango Estado
Producción
( en mill. ton/año )
1 Chile 5,70
2 Perú 1,20
3 Estados Unidos 1,19
4 China 0,92
5 Australia 0,86
6 Indonesia 0,78
7 Rusia 0,73
8 Canadá 0,59
9 Zambia 0,53
10 Polonia 0,47
11 Kazajistán 0,46
11 México 0,40
Fuente: USGS 2008
De entre las diez mayores minas de cobre del mundo, cinco se encuentran en
Chile (Escondida, Codelco Norte, Collahuasi, El Teniente y Los Pelambres),
dos en Indonesia, una en Estados Unidos, una en Rusia y otra en Perú
(Antamina)
Procesos básicos en la obtención de cobre
Recepción de materias primas y mezclado:
Los minerales recibidos son transportados hasta los almacenes de la
Fundición, donde se mezclan para obtener una liga de composición adecuada
para su alimentación al proceso.
Secado de los concentrados:

7. Para fundir el concentrado en el Horno Flash se requiere un 0,2% de humedad.
Para conseguirlo empleamos tres secadores: uno rotativo de gas natural y dos
de vapor.
Fusión:
El proceso de fusión de concentrados en el Horno Flash permite obtener un
producto intermedio conocido como mata, donde se eleva de 30 a un 62% el
contenido medio de cobre. Además de la mata se obtienen escorias y gases
con un alto contenido en SO2 .
Conversión de la mata:
Durante este proceso se separan los restos de azufre, hierro y otros metales
del cobre. En él se genera energía que permite fundir los recirculantes
producidos en la Fundición y las chatarras adquiridas en el mercado. Los
productos que se obtienen de este proceso son: el cobre blister, con un
contenido medio del 99,5% en cobre, escorias, y gases con SO2, que unidos a
los obtenidos en la Fusión, son finalmente transformados en ácido sulfúrico.
Tratamiento de las escorias:
Las escorias obtenidas en el Horno Flash y los convertidores se tratan en un
horno eléctrico para reducir el cobre contenido del 2 y 6% respectivamente, a
menos del 1%. La mata obtenida se vuelve a introducir en el proceso
productivo, mientras que las escorias finales se comercializan.
La escoria granulada tiene los siguientes usos:
- Abrasivo (chorro a presión para superf. metálicas).
- Construcción de carreteras.
- Hormigones pesados.
- Rellenos de material drenante.
- Fabricación de materiales de construcción.
- Fabricación de morteros para suelos industriales.
- Fabricación de cemento.
Afino térmico y moldeo del cobre:
En este proceso se eliminan el oxígeno y el azufre que aún están disueltos en
el cobre blister. Para ello se dispone de tres hornos de afino. A continuación el
cobre se moldea en forma de ánodos usando dos ruedas de moldeo.
Lavado de gases:
Los gases con SO2 procedentes de la Fundición son enviados a la Sección de
Lavado de las Plantas de Ácido para eliminar el polvo arrastrado durante el
proceso.
Producción de Ácido Sulfúrico:

8. Atlantic Copper es el mayor productor de España (y el 2º de Europa) de esta
materia prima, que es fundamental para la industria de fertilizantes y otras
ramas de la industria química.
La totalidad del SO2 producido en el proceso de fusión de los concentrados se
trata para su transformación en ácido sulfúrico que se obtiene en las tres
Plantas de Ácido.
El sistema utilizado es el de contacto con catalizadores de pentóxido de
vanadio y cesio. Las tres plantas tienen tecnología de doble absorción y doble
contacto, permitiendo una fijación de azufre superior al 99,8%.
El ácido sulfúrico se almacena y distribuye, bien por tubería o mediante
camiones cisterna homologados.
Como subproducto del proceso de fundición, se obtiene ácido sulfúrico a partir
de la captura del SO 2 procedente del azufre contenido en los concentrados de
cobre. El proceso de producción está garantizado bajo la Norma ISO 9002.
Este ácido se comercializa para la producción de:
- Abonos y fertilizantes
- Productos químicos (industria de la pintura)
- Metacrilatos
- Industria de detergentes
- Procesos electrolíticos
- Tratamientos de aguas
- Industria del curtido
- Galvanotecnia, y
- Fabricación de explosivos.
Planta de Yeso Artificial:
Los ácidos débiles producidos en la Planta de Ácido se utilizan para producir
yeso artificial que se utiliza en la construcción, cementeras, refuerzo y sellado
de vertederos, etc. En Atlantic Copper producimos unas 240 toneladas al día.
Refino Electrolítico:
El cobre del ánodo se disuelve en el electrolito, el cobre puro se deposita en el
cátodo, y las impurezas y metales preciosos se posan en el fondo de las cubas
en forma de lodos que se secan y comercializan. El resto del ánodo no disuelto
se recircula en los convertidores.
Planta de Níquel:
Permite recuperar níquel del electrolito en forma de sulfato de níquel, que
también se comercializa de forma separada.
Planta de Tratamiento de Efluentes Líquidos:

9. Todos los efluentes de los procesos son depurados antes de su vertido o
reutilización, obteniendo óxido de zinc vendible.
Lodos Electrolíticos
Es el subproducto resultante del refino electrolítico del ánodo y procede de la
deposición de partículas en el fondo de las cubas electrolíticas. Tiene un alto
contenido en oro, plata, y otros metales preciosos y se comercializa en bidones
sobre palets.
Composición
Oro: (1,5 - 4)% - Plata: (4,5 - 11)%
Aplicaciones
Los principales clientes son refinerías de metales preciosos, quienes recuperan
el oro, plata y paladio que contiene para la obtención de lingotes.
El aluminio es el tercer elemento más abundante en la corteza terrestre y
constituye el 7.3% de su masa. En su forma natural, sólo existe en una
combinación estable con otros materiales (particularmente en sales y óxidos) y
no fue sino hasta 1808 cuando fue descubierto. A partir de entonces, demandó
muchos años de investigación y ensayos el poder aislar el aluminio puro del
mineral en su estado original, para poder hacer viable su producción,
comercialización y procesamiento.
De esta manera, el aluminio sólo se produjo para ser comercializado durante el
último siglo y medio y es todavía un material muy joven. La humanidad ha
utilizado cobre, plomo y estaño por miles de años; sin embargo en la actualidad
se produce más aluminio que la suma del resto de la producción de los otros
metales no ferrosos. La producción de aluminio primario durante el año 2006
fue de 33.9 millones de toneladas y se prevé crezca a tasas superiores al 5%
durante los próximos años.
El aluminio es un material sustentable. Dados los actuales niveles de
producción, las reservas conocidas de bauxita –de las cuales se obtiene el
mineral de aluminio- durarán por cientos de años. Más del 55% de la
producción mundial de aluminio se realiza utilizando energía hidroeléctrica
renovable.
Casi la totalidad de los productos de aluminio pueden desde un punto de vista
técnico (factibilidad) y económico (rentabilidad) ser reciclados repetidamente
para producir nuevos productos, sin perder el metal su calidad y propiedades.
La utilización de metales reciclados ahorra energía y preserva las fuentes de
recursos naturales. Es por eso que el creciente uso del aluminio reciclado en
diversas aplicaciones le da el reconocimiento de metal verde.
El mineral del cual se extrae el aluminio, comúnmente llamado bauxita, es
abundante y se encuentra principalmente en áreas tropicales y subtropicales:

10. África, Antillas, América del Sur y Australia. Hay también algunas minas de
bauxita en Europa. La bauxita se refina para obtener óxido de aluminio
(alúmina) y luego a través de un proceso electrolítico ser reducida a aluminio
metálico.
Las plantas de producción de aluminio primario están localizadas por todo el
mundo, por lo general en áreas donde hay abundantes recursos de energía
eléctrica barata.
Se requieren de dos a tres toneladas de bauxita para producir una tonelada de
alúmina. Se necesitan aproximadamente dos toneladas de alúmina para
producir una tonelada de aluminio.
Hay numerosos depósitos de bauxita, principalmente en las regiones tropicales
y subtropicales, así como también en Europa. La bauxita es generalmente
extraída por un sistema de minería a cielo abierto, aproximadamente a unos 4-
6 metros de profundidad de la tierra.

11. De acuerdo a información relevada por el internacional Aluminium Institute, una
mina de bauxita tipo emplea aproximadamente 200 personas por cada millón
de toneladas/años de bauxita producida o aproximadamente 11 personas por
hectárea. Por lo general estas minas ofrecen empleos relativamente bien
remunerados y las compañías mineras tienden a proporcionar ayuda a sus
comunidades vecinas.
Hay atractivas razones comerciales y sociales para promover el desarrollo de
una mina de bauxita. La compañía minera quiere el mineral para su uso o
venta, mientras que los gobiernos nacionales aprueban el desarrollo de las
minas, no sólo por motivos de empleo y sociales sino también por los ingresos
que obtienen de estas compañías mineras. Tales razones son
complementadas, según últimos estudios llevados a cabo por el International
Aluminium Institute, por una mayor concientización de las compañías mineras
en cuanto a los factores ambientales. Las áreas de explotación están siendo
restauradas a una condición del medio ambiente estable, el 90 % de
compañías consultadas ya tiene un plan de rehabilitación en el lugar.
Cada vez más, las compañías mineras están comprometidas con temas del
medio ambiente. La explotación de bauxita es acompañada por una
rehabilitación de tierra y control ambiental a fin de restaurar el área, de acuerdo
a una condición ambiental sostenible.
La alúmina es un material de color blanco tiza de consistencia similar a la arena
fina. La industria emplea el proceso Bayer para producir alúmina a partir de la
bauxita. La alúmina es vital para la producción de aluminio–se requieren
aproximadamente dos toneladas de alúmina para producir una tonelada de
aluminio-.
En el proceso Bayer, la bauxita es lavada, pulverizada y disuelta en soda
cáustica (hidróxido de sodio) a alta presión y temperatura; el líquido resultante
contiene una solución de aluminato de sodio y residuos de bauxita que
contienen hierro, silicio, y titanio. Estos residuos se van depositando
gradualmente en el fondo del tanque y luego son removidos. Se los conoce
comúnmente como "barro rojo".
La industria del aluminio primario utiliza la alúmina fundamentalmente como
materia prima básica para la producción del aluminio. Además, la alúmina se
utiliza de manera complementaria para:
1. Aislante térmico para la parte superior de las cubas electrolíticas.
2. Revestimiento de protección para evitar la oxidación de los ánodos de
carbón.
3. Absorción de las emisiones provenientes de las cubas.
Producción de Alúmina
La solución de aluminato de sodio clarificada es bombeada dentro de un
enorme tanque llamado precipitador. Se añaden finas partículas de alúmina
con el fin de inducir la precipitación de partículas de alúmina puras, una vez
que el líquido se enfría. Las partículas se depositan en el fondo del tanque, se
remueven y luego son sometidas a 1100°C en un horno o calcinador, a fin de

12. eliminar el agua que contienen, producto de la cristalización. El resultado es un
polvo blanco, alúmina pura. La soda cáustica es devuelta al comienzo del
proceso y usada nuevamente.
El proceso para obtener alúmina pura de la bauxita ha cambiado muy poco
desde finales del siglo XIX. El Proceso Bayer puede ser considerado en tres
etapas:
Extracción
El hidrato de alúmina es selectivamente removido de los otros óxidos
(insolubles) disolviéndolo en una solución de hidróxido de sodio (soda
cáustica):
Al2O3.xH2O + 2NaOH ---> 2NaAlO2 + (x+1)H2O
El proceso es mucho más eficiente cuando el mineral es reducido a un tamaño
de partícula mucho más pequeño que antes de la reacción. Esto se logra a
través de la molienda del mineral pre-lavado. Este es entonces enviado a un
asimilador de alta presión.
Las condiciones dentro del digestor (concentración, temperatura y presión)
varían según las propiedades de la bauxita utilizada. Aunque las temperaturas
más altas son teóricamente favorables, éstas producen varias desventajas
incluyendo problemas de corrosión y la posibilidad de que se encuentren otros
óxidos (además de la alúmina) disueltos en el líquido cáustico.
Las plantas modernas operan entre unos 200 y 240° C y pueden implicar

13. presiones de aproximadamente 30atm.
Después de la extracción, el líquido (conteniendo Al2O3 disuelto) debe ser
separado del residuo de bauxita insoluble, purificado tanto como sea posible y
filtrado, antes de ser depositado en el precipitador.
El barro es espesado y lavado de modo que la soda cáustica pueda ser
removida y reciclada.
Precipitación
El trihidrato de alúmina cristalino, denominado "hidrato", es precipitado a partir
del licor del digestor:
2NaAlO2 + 4H2O ---> Al2O3.3H2O + 2NaOH
Este es básicamente lo opuest del proceso de extracción, salvo que aquí la
naturaleza del producto puede ser controlada por diferentes condiciones de la
planta. Los cristales de hidrato son entonces clasificados en fracciones por
tamaño e introducidos dentro de un horno de rotativo o un lecho fluidificado
para su calcinación.
Calcinación
El hidrato se calcina para extraer el agua y formar alúmina para el proceso de
producción del aluminio.
2Al (OH)3 ---> Al2O3 + 3H2O
E El reactor donde se desarrolla el proceso, usualmente conocido como celda o
cuba de electrólisis, es un recipiente de aproximadamente y dependiendo de la
tecnología de producción utilizada, 4.5 m de ancho por 8.5 m de largo por 1.5
m de altura, conformado por carbón y material refractario, soportados
externamente por una rígida estructura de acero. En dicho reactor pueden
distinguirse desde arriba hacia abajo cuatro elementos constitutivos bien
diferenciados: ánodos de carbón (polo positivo); mezcla de sales fundidas;
aluminio líquido y cátodos de carbón (polo negativo). En este sistema la
corriente eléctrica continua circula desde el ánodo hacia el cátodo. Al atravesar
el baño electrolítico la corriente produce la descomposición de la alúmina
disuelta en aluminio metálico y oxígeno. El aluminio metálico obtenido se
deposita en el fondo de la cuba, mientras que el oxígeno generado consume el
carbón de los ánodos produciendo dióxido de carbono.
Aluar ha iniciado a mediados del año 2007 el proceso de puesta en marcha de
168 nuevas cubas lo que le permitirá contar a principios del año 2008 con un
total de 712 cubas que le posibilitará a la empresa alcanzar una capacidad
instalada de 410.000 toneladas anuales. Dicho número de cubas se distribuye
en 8 naves o salas de electrólisis de aproximadamente 500 metros de longitud
cada una.
Periódicamente, el aluminio obtenido en cada celda de electrólisis se extrae de
la misma por succión, utilizando para el transporte recipientes térmicamente

14. aislados de 6 toneladas de capacidad. Estos recipientes se trasladan a la
fundición próxima a las salas de electrólisis donde el metal líquido se solidifica
en diferentes aleaciones y formatos que constituyen los productos finales del
proceso.l proceso industrial de obtención de aluminio, denominado proceso
Hall-Heroult, consiste en la electrólisis de alúmina (óxido de aluminio) disuelta
en una mezcla de sales fundidas o baño electrolítico. Esta mezcla se mantiene
permanentemente en estado líquido a una temperatura de 960°C.
La alúmina es reducida al aluminio en celdas electrolíticas llamadas cubas, las
cuales son organizadas en series.
Las series de cubas
Las cubas son organizadas en series dentro de la planta de producción de
aluminio. Las series de cubas más modernas, tienden a tener las cubas
colocadas “lado a lado” y la mayoría de las tareas de mantenimiento se llevan a
cabo usando puentes grúas multiuso, (algunas tareas deben realizarse
regularmente), como por ejemplo el cambio de los ánodos, la remoción del
producto terminado etc.
La cuba
Una cuba consta de dos partes principales:
1. Un bloque de carbono el cuál se ha obtenido a partir de una mezcla
de coque y brea. Este bloque actúa como ánodo (o electrodo positivo).:
2. El cátodo (o electrodo negativo) que comprende un cajón de acero
rectangular asentado sobre hormigón, que contiene un crisol carbonoso
sobre el cual descansa el aluminio líquido.
Entre el ánodo y el cátodo hay un espacio donde se encuentra el electrolito.
Este se encuentra en estado líquido a 960°C. Se le agrega la alúmina refinada
que se disuelve entonces en el electrolito fundido.
El electrolito
El electrolito usado es la criolita, que es el mejor solvente para la alúmina. Para
mejorar la performance de las cubas, se agregan otros componentes como el
fluoruro de aluminio y el fluoruro de calcio (utilizados para bajar el punto de
solidificación del electrolito).
El ánodo
El carbón o coque calcinado, utilizado para producir los ánodos que se
consumen durante la electrólisis, es un subproducto de la refinación del
petróleo. El coque calcinado utilizado en la planta de ALUAR proviene del
complejo petroquímico ubicado en la ciudad de Ensenada de la provincia de
Buenos Aires. A partir de este material, ALUAR fabrica sus propios ánodos en
instalaciones específicas de su planta de Puerto Madryn.
Los ánodos de carbono utilizados en el Proceso Hall Héroult, se consumen
durante la electrólisis. Los ánodos precocidos se forman separadamente,
usando partículas de coque aglutinadas con brea y cocinadas en un horno. Una
vez que estos ánodos se consumen hasta una cierta altura deben ser
cambiados.
El Cátodo

15. El cátodo consiste en un armazón de grafito incrustado en barras de acero para
realizar la conexión eléctrica. Durante el proceso el aluminio líquido funciona
como cátodo. Generalmente la vida útil de un cátodo es de 1.500 a 3.000 días.
La mayoría de las aplicaciones del aluminio requieren que se lo combine con
otros metales para formar aleaciones específicas para cada proceso de
fabricación.
Los principales metales usados como aleantes son el silicio, el cinc, el cobre, el
magnesio y el manganeso.
Una vez obtenida la aleación deseada, el aluminio puede ser procesado de la
siguiente manera:
Laminación
Aleaciones
Fundición
Extrusión
Estos procesos pueden a su vez ser combinados con otros procesos
industriales como el pintado, el anodizado, la soldadura, el forjado, entre otros.
Además, una vez alcanzada su forma final, las propiedades del producto
pueden ser modificadas mediante tratamientos térmicos.
La gran variedad de procesos industriales a los cuales es posible someter al
aluminio explican la enorme cantidad de aplicaciones de este metal.
El aluminio se procesa en primera instancia en laminadores en caliente para
luego ser transferido a laminadores en frío
Laminadores en caliente
Previo al proceso de laminación, el aluminio tiene forma de un gran lingote o
placa (ver Placa para deformación). Este lingote es calentado hasta unos
500ºC y pasado repetidas veces por este primer tipo de laminadores. Este
proceso reduce gradualmente el espesor del lingote hasta unos 6mm, y una

16. vez finalizado, el aluminio es enfriado y transportado a los laminadores en frío
para su posterior tratamiento.
Laminadores en frío
Hay una gran diversidad de laminadores en frío. Grande también es la gama de
productos que se obtienen, que llegan hasta espesores de 0.05mm. En
general, el tipo de producto depende de la aleación utilizada, el proceso de
deformación vía laminación y el tratamiento térmico aplicado al producto,
ajustando así sus propiedades mecánicas y físicas.
Productos
Los productos pueden ser agrupados en grandes categorías: laminados finos y
laminados gruesos.
Entre los primeros, se puede distinguir el foil del resto de los laminados finos. El
foil tiene un espesor menor a los 0.2mm y es utilizado por lo general en la
industria de packaging en envases o coberturas. También se lo utiliza en
aplicaciones eléctricas, y como componente en aislamientos térmicos. El resto
de los laminados finos, con espesores entre 0.2mm y 6mm se aplican de
manera muy diversa en el sector de la construcción (sea en revestimientos o
techos). También tienen como destino el sector de transporte (paneles laterales
y estructuras de automotores, barcos y aviones).
Los laminados gruesos tienen un espesor superior a los 6mm. Suele ser
utilizado también en estructuras de aviones, vehículos militares y componentes
estructurales de puentes y edificios.
El rango de propiedades del aluminio es amplio y se potencia por la diversidad
de aleaciones comercialmente disponibles
La composición de esas aleaciones está regulada por clasificaciones
internacionales. Cada una de aquellas se describe por un conjunto de cuatro
dígitos, con letras y números adicionales que indican el temple de la aleación.
Por ejemplo, 6082-T6 es una aleación de resistencia media basada en la
familia de productos de aluminio-magnesio-silicio.
La clasificación prevé:
1XXX Aluminio de pureza mínima de 99%
2XXX Aleaciones de aluminio y cobre
3XXX Aleaciones de aluminio y manganeso
4XXX Aleaciones de aluminio y silicio
5XXX Aleaciones de aluminio y magnesio
6XXX Aleaciones de aluminio, magnesio y silicio
7XXX Aleaciones de aluminio, cinc y magnesio
8XXX Otras aleaciones
Las aleaciones de aluminio pueden ser ser divididas principalmente en dos
grupos, según el tipo de proceso en que son utilizadas: las aleaciones para
trabajado mecánico (extrusión, forja, laminación, etc.) y las aleaciones de
moldeo (colada de piezas). Además, ambos grupos contienen ciertas

17. aleaciones que pueden endurecerse mediante tratamientos térmicos y otras
que no son susceptibles de endurecimiento al tratarlas térmicamente.
Los productos fundidos y moldeados tienen una amplia variedad de
aplicaciones:
 Componentes livianos para vehículos, aeronaves, barcos y naves
espaciales
 Componentes de máquinas productivas en las que el peso reducido y la
resistencia a la corrosión son condiciones indispensables
 Bienes de alta tecnología para la oficina y el hogar.
Se reconocen dos métodos básicos de fundición: moldeo en arena y moldeo en
coquilla (molde permanente)
Los productos extruídos de aluminio, conocidos como "perfiles", son
confeccionados a partir de cilindros de aluminio llamados barrotes (ver Barrotes
para extrusión). Los barrotes se encuentran disponibles en variados tamaños,
aleaciones, tratamientos térmicos y dimensiones, dependiendo de los
requerimientos del usuario.
El proceso de extrusión se caracteriza por hacer pasar a presión el aluminio a
través de una matriz para obtener el perfil deseado. Esto es posible tras haber
calentado los barrotes a utilizar a una temperatura cercana a los 450-500°C y
haberles aplicado una presión de 500 a 700 MPa (equivalente a la presión
registrada en el fondo de un tanque de agua de unos 60km de altura). El metal
precalentado es impulsado dentro de la prensa y forzado a salir por la matriz,
obteniéndose así, el perfil extruido.
El proceso de extrusión lleva la temperatura de las prensas a unos 500ºC y la
temperatura de salida es cuidadosamente controlada para conservar las
propiedades mecánicas, una alta calidad en la superficie de los productos
terminados y una elevada productividad.
La prensa de extrusión
La prensa genera la fuerza necesaria para forzar el paso del aluminio
precalentado a través de la matriz. Consiste fundamentalmente en:
· Un depósito donde se aloja el barrote a ser extruido
· El cilindro principal que empuja el barrote contra el panel frontal.
· Un panel frontal que aloja la matriz.
· La matriz, por donde sale el aluminio extruido y que le imprime la forma
final al perfil.
· Columnas de amarre, con las que se conjugan los componentes
descriptos.
Los principios del proceso de extrusión pueden ser observados en el siguiente
diagrama.
Aplicaciones
Los productos extruídos son vastamente utilizados en el sector de la

18. construcción , particularmente en ventanas y marcos de puertas, en casas
prefabricadas y estructuras de edificios, en techos y cortinas. También son
utilizados en automotores, trenes y aviones y en el sector de la náutica.