El documento describe los procesos productivos del cobre, incluyendo la extracción de minerales sulfurados y oxidados, su procesamiento a través de molienda, flotación y fundición para producir ánodos de cobre, y los métodos electro-refinados y electro-obtenidos para producir diferentes marcas de cátodos de cobre puro. Codelco ofrece varias marcas de cátodos producidos a partir de minerales en sus divisiones por medio de estas técnicas.

1. Proceso productivos del cobre
Prof. C. Torres

3. Procesos productivos | A
partir de minerales sulfurados
Los cátodos marca cCc, AE y
ENM se obtienen de minerales
sulfurados con una ley de 0,5 a
1,2% de cobre.
Mediante el proceso de flotación
se convierte al mineral triturado
en un concentrado de 30% de
cobre, el cual es fundido para
llegar a un eje de 70% de cobre.
Luego se somete a fusión en
hornos convertidores para llegar
a una pureza de 99%,
eliminando impurezas
adicionales a través de un
proceso de refinación a fuego del
blister, para llegar finalmente a
Anodos de Cobre con una
pureza de 99,5%.
Diagrama de flujo Minerales Sulfurados - Cátodos electro refinados

4. Para producir los cátodos marca
cCc SX-EW, CHUQUI-P, ABRA
y RT se usan técnicas de
hidrometalurgia de minerales
oxidados de 0,6% a 0,9% de
cobre y para fabricar cátodos
cCc SBL se usan sulfuros de
0,35% de cobre.
En ambos casos, el mineral
triturado es tratado con una
mezcla de agua y ácido sulfúrico
y así llegar a una solución de
lixiviación de unos 6 g/l de cobre.
Después esta solución es
enviada a una etapa de
extracción por solventes, donde
el metal (cobre) es extraido de la
solución mediante reactivos
orgánicos, reduciendo el
contenido de la solución a unos
0,6 g/l de cobre, la cual es
reciclada para seguir con el
proceso de lixiviación.
Mientras tanto, el orgánico
cargado pasa a un circuito que
contiene electrolito pobre, que
extrae el metal del reactivo
orgánico, subiendo la
concentración de cobre en dicho
electrolito de 30 g/l a 45 g/l
aproximadamente.
Este electrolito cargado pasa
luego a la planta de
electrobtención, donde
finalmente se producen los
cátodos de cobre de una pureza
de 99,99%
Los cátodos a partir de óxidos y sulfuros de baja ley

5. Se utilizan tres procesos para llegar
a cátodos electro-refinados y
electro-obtenidos, el convencional y
dos variantes: en el caso de cátodos
electro-refinados, se disuelven
ánodos de cobre, depositando el
metal en láminas iniciales de cobre
puro; mientras que en el caso de los
cátodos electro-obtenidos el metal
disuelto es extraído de un electrolito
rico en cobre.
Los procesos no convencionales
emplean una tecnología de cátodo
permanente tipo ISA o KIDD.
En ellos, el cobre disuelto en el
electrolito es depositado
directamente en láminas de acero
inoxidable reutilizables.
El proceso ISA produce dos cátodos
que pesan 50 kilogramos cada uno,
mientras en el proceso KIDD, cada
lámina madre entrega dos depósitos
unidos en el borde inferior, formando
un cátodo de 100 kilogramos.
Los diagramas siguientes ilustran
las distintas tecnologías de
producción y las marcas de cátodos
resultantes.
Cátodos Electro Obtenidos
Tecnología Permanente

6. Cátodos de cobre
Las marcas de cátodos que Codelco ofrece actualmente son:
ORIGEN PLANTA MARCA TECNOLOGÍA
CODELCO
Chuquicamata
cCc
Electro-refinación
convencional
cCc SX-
EW
Electro-obtención
convencional
CHUQUI
-P
Electro-obtención
permanente (ISA)
cCc
SBL
Electro-obtención
permanente (ISA)
Salvador
AE
Electro-refinación
convencional
AE SX-
EW
Electro-obtención
permanente (ISA)
Radomiro Tomic
RT
Electro-obtención
permanente (Kidd)
AbraSCM El Abra
ABRA
Electro-obtención
permanente (Kidd)
ENAMI Ventanas
ENM
Electro-refinación
convencional
Todos los productos mencionados cumplen con las especificaciones ASTM B 115-95, designación Grado 1 y BS 6017:1981
designación Cu CATH-1.

8. http://www.codelcoeduca.cl/divisiones/salvador/info/f_procesos.html

9. Mineral y Minas
• Mineral: (mineral, ore) compuesto químico
inorgánico, de origen natural, que posee una
estructura interna y composición química
característica, formado como resultado de procesos
geológicos. Un mineral puede estar constituido por un
solo elemento (nativos, como por ejemplo: oro, plata,
cobre) o, más comúnmente, por una asociación de
distintos elementos (sulfuros, carbonatos, óxidos,
etc). En la actualidad se han reconocido más de
3.000 especies de minerales.
• Minas a rajo abierto: estas minas se explotan en la
superficie utilizando una línea de explosivos. Luego
de la tronadura, que remueve el material
mineralizado, se realiza el carguío en camiones o en
cintas transportadoras, usando cargadores frontales o
palas mecánicas, que lo llevan hasta la Planta de
Chancado para iniciar el proceso de concentración.
• Minas subterráneas: son las minas cuya explotación
se realiza bajo tierra. En estas minas, el sistema de
explotación que se utiliza para extraer las rocas, es el
de hundimientos por bloques

10. Súlfuros y Óxidos
• Sulfuros: (sulfides) minerales constituidos por el
enlace entre el azufre y elementos metálicos, tales
como el cobre, hierro, plomo, zinc, etc.
• Los minerales sulfurados de cobre más comunes son
calcopirita (CuFeS2, bornita(Cu5FeS4) calcosina
(Cu2S), covelina (CuS) y enargita (Cu3AsS4). Un
subproducto importante de estos yacimientos es el
molibdeno, que está en la forma de molibdenita
(MoS2).
• Óxidos: (oxides) en sentido estricto, se refiere a
minerales formados por el enlace entre metales y
metaloides con oxígeno.
En minería, se utiliza este término para referirse a
todos los minerales derivados del proceso de
oxidación de un yacimiento, es decir el ataque del
mineral por parte del oxígeno proveniente de la
atmósfera bajo la forma de fluidos oxidantes (agua,
aire). Por esta razón, estos minerales se forman cerca
de la superficie.
• Entre los minerales oxidados de cobre u óxidos más
comunes se tienen los carbonatos (malaquita y
azurita), los sulfatos (brochantita y antlerita), el
oxicloruro (atacamita y el silicato hidratado crisocola).

11. Sistemas de Transporte del mineral

12. Molienda:
• Proceso mediante el cual se
reduce el tamaño del material
mineralizado a menos de 0,2
milímetros, de manera que sea
adecuado para la flotación.
• Al material mineralizado que
viene de la planta de chancado
se le agrega agua y algunos
reactivos y se lleva a los
molinos de barra y de bolas.
• Los molinos giran y las barras o
bolas muelen el material.

13. Flotación:
• Procedimiento que permite
concentrar el cobre de la pulpa de
material mineralizado que viene del
proceso de molienda.
• En las celdas de flotación se hace
burbujear oxígeno desde el fondo
de manera que las partículas de
cobre presentes en la pulpa se
adhieren a las burbujas de aire y así
suben con ellas y se acumulan en
una espuma.
• La espuma rebasa hacia canaletas
que bordean las celdas y que lo
llevan al proceso de decantación.

14. Fundición:
• El proceso de fundición va desde la
recepción y clasificación del concentrado
de cobre, hasta la producción de ánodos
de 99,6 a 99,7%.
• El principal objetivo de la fundición es
separar en el concentrado de cobre
otros minerales e impurezas. Para esto
el concentrado de cobre se funde en
hornos de reverbero desde donde se
obtiene la escoria y el eje (o mata) que
contiene 45 a 48% de cobre.
• El eje o mata es llevado a los hornos
convertidores donde se separa el
azufre y el fierro obteniéndose metal
blanco que contiene 70 as 75% de
cobre.
• El metal blanco es llevado a un proceso
de conversión desde donde se obtiene el
cobre blister que tiene un 96% de cobre.
• Este cobre es llevado al proceso de
pirorrefinación donde se obtiene el cobre
anódico que contiene 96,6 a 96,7% de
cobre.

15. Horno de reverbero
(previo al Convertidor)
• es un paralelepípedo de
ladrillos refractarios de
dimensiones variables. En
este horno se realiza a
1.200°C la fusión del
concentrado de cobre para
separar la escoria del eje o
mata que contiene 45 a 48%
de cobre

16. Planta de Ventanas:
Cobre electrolítico + Ac. sulfúrico

17. El Teniente:
lingotes refinados a fuego (RAF), y cátodos de cobre + molibdeno

18. Blister y ánodos
• El cobre blister y anódico es un material metálico con un nivel de pureza de alrededor de
99,5 por ciento, utilizado a su vez como materia prima para elaborar productos de alta
calidad como el cobre refinado a fuego (RAF) y, especialmente, los cátodos de cobre.
• La mayor parte del cobre blister o anódico que vende Codelco proviene de la División
El Teniente. Sin embargo, su disponibilidad para los mercados internacionales está
sujeta a los requerimientos de las refinerías de la Corporación en Chile.
• El procesamiento de los concentrados de cobre en hornos permite separar la mayor parte
de los elementos no cupríferos hasta alcanzar una pureza de al menos 99 por ciento: es
el cobre blister.
• El cobre blister de buena calidad puede ser utilizado ocasionalmente en la producción de
sulfato de cobre y otros productos químicos derivados. Pero sin duda su principal virtud
es que puede ser transformado en ánodos de cobre.
• Los ánodos de cobre, con cerca de 99,6 por ciento de pureza, son la materia prima del
proceso de refinación electrolítica que permite su transformación en cátodos de cobre
con 99,99 por ciento de pureza, y que constituyen el principal producto comercializado
por Codelco.

19. Ácido sulfúrico
• La producción de ácido sulfúrico de
Codelco está directamente relacionada
con un compromiso medioambiental, ya
que usa como materia prima los gases
metalúrgicos producidos durante el
proceso de fusión-conversión de
concentrados de cobre.
• Los gases con contenido de azufre que
emanan de los hornos de fusión de
concentrados de cobre son captados y
conducidos a plantas de limpieza y
tratamiento, que permiten obtener la
producción de ácido sulfúrico.
• El ácido sulfúrico es un líquido denso,
altamente corrosivo, incoloro en estado
puro pero usualmente de color amarillo-
ámbar. Tiene la propiedad de atacar y
disolver muchos metales y sustancias.

20. Concentrados
• Los concentrados de cobre que comercializa Codelco
son producidos por la División Andina, que extrae
mineral de la mina subterránea "Río Blanco" y de la
mina a rajo abierto "Sur Sur".
• Los concentrados son el primer producto
comercial en la línea de producción de cobre, y
están compuestos aproximadamente en partes
iguales por cobre, fierro y azufre.
• Este material constituye la materia prima de todas las
fundiciones de cobre, que al procesarlo obtienen un
cobre metálico impuro en forma de blister o ánodos, que
posteriormente son utilizados para elaborar cobre
refinado de alta pureza.
• La producción de concentrados implica el chancado y
posterior molienda del mineral hasta un tamaño de
partícula que permita liberar el cobre a través de un
proceso de flotación.
• El concentrado resultante tiene aproximadamente 30 por
ciento de cobre. Un proceso de flotación diferencial
permite separar el cobre del molibdeno.
• Los concentrados de cobre entonces son sometidos a un
proceso de filtrado y secado para reducir el contenido de
humedad hasta 8 o 9 por ciento.

21. • Decantación: en esta etapa del
proceso productivo del cobre se
reduce el agua del concentrado de
cobre que viene de la flotación.
• Esto se realiza en los espesadores,
que son piscinas circulares, donde
se reúne el material que viene de
las celdas de flotación.

23. Lixiviación
• Pilas de lixiviación: Son las
acumulaciones de material
mineralizado que se realiza
en forma mecanizada,
• formando una especie de
torta o terraplén continuo de 6
a 8 m de altura,
• levemente inclinada para
permitir el escurrimiento y
captación de las soluciones,
• sobre la que se riega una
solución de ácido sulfúrico
para extraer el cobre de los
minerales oxidados
Lixiviación: proceso hidrometalúrgico mediante el
cual se provoca la disolución de un elemento
desde el mineral que lo contiene para ser
recuperado en etapas posteriores mediante
electrólisis.
Este proceso se aplica a las rocas que contienen
minerales oxidados, ya que éstos son fácilmente
atacables por los ácidos. En la lixiviación del cobre
se utiliza una solución de ácido sulfúrico (H2SO4).

24. Electro-obtención:
(electrowinning, EW)
• Proceso electrometalúrgico que se realiza en
celdas electrolíticas, donde se disponen
alternadamente un ánodo (placa de plomo o de
acero inoxidable) y cátodos (placa de acero
inoxidable) dentro de la solución electrolítica
previamente concentrada.
• Las placas metálicas están conectadas
formando un circuito en que la corriente entra
por los ánodos (polo positivo), viaja a través
del electrolito y sale por los cátodos.
• El proceso de realiza mediante la aplicación de
una corriente eléctrica de baja intensidad, la
cual provoca que los cationes de Cu, de carga
+2 (Cu+2) sean atraídos hacia el polo negativo
o cátodo y se depositen sobre éste en forma
metálica y de carga cero (Cu0), con una
pureza de 99,99% cobre.
Electrorrefinación: (electrorefining):
este proceso se lleva a cabo en las celdas
electrolíticas en donde se ponen alternadamente
un ánodo de cobre blister y un cátodo inicial de
cobre puro en una solución de ácido sulfúrico.
A esta instalación se le aplica una corriente
eléctrica continua de baja intensidad, que hace
que se disuelva el cobre del ánodo y se deposite
en el cátodo inicial, lográndose cátodos de
99,97% de pureza mínima.

25. Ánodo: (anodes)
• placas metálicas de cobre o plomo que se
instalan en la celda electrolítica por las cuales
entra la corriente eléctrica (carga positiva), En la
electrorrefinación los ánodos son placas
gruesas de cobre producto de la etapa de
fundición, los cuales se someten a refinación
mediante electrólisis, en la cual todo el cobre
que los constituye se disuelve y se deposita en
el cátodo de cobre puro, que es un producto de
lata pureza, y las impurezas que contiene
(metales nobles como oro, plata, etc.) queda
depositado en el fondo de la celda en la forma
de
Cátodo: (cathodes)
placas metálicas de acero inoxidable o cobre puro
que se instalan en la celda electrolítica, por las
cuales sale la corriente eléctrica. El cátodo tiene
carga negativa y, por tanto, atrae a los cationes
de cobre que son iones de carga positiva.
a. En el caso de la electrorrefinación, los cátodos
iniciales son delgadas láminas de cobre de alta
pureza que quedan formando parte del
producto. En el caso de la electroobtención los
cátodos utilizados son de acero inoxidable, los
que permiten la depositación del cobre en sus
caras, el cual es despegado posteriormente,
dejando el cátodo en condiciones de ser
utilizado nuevamente. En este caso, se habla
de cátodos permanentes.
b. Placas de cobre de alta pureza que se obtienen
en el proceso de electrorrefinación y de
electroobtención. Estos cátodos también se
llaman cátodos de cobre electrolítico de alta
pureza y tienen una concentración de 99,9%.

26. Extracción
Chancado
Molienda
Flotación
Fundición
Electrorefinación
Lixiviación
Electroobtención
Cátodos
Exploración geológica
Procesos productivos