Guía de Química 4ºMedio

Guía de Química 4ºMedio

Objetivo: Reconocer las principales materias primas y sus fuentes de obtención en el contexto de la industria química nacional.

Identificar algunas características de los procesos de obtención de metales como el cobre.

Minerales metálicos y no metálicos

Procesos Metalúrgicos

La metalurgia corresponde al conjunto de procesos físicos y químicos destinados a extraer un elemento químico de un mineral. Existen diferentes procesos metalúrgicos (piro metalurgia, hidrometalurgia y electrometalurgia)

El Cobre metálico

El cobre es un elemento metálico que provino de las profundidades de la Tierra hace millones de años, impulsado por los procesos geológicos que esculpieron nuestro planeta.

En la actualidad la mayor parte del cobre disponible aparece disperso en grandes áreas, mezclado con material mineralizado y con roca estéril.

Hay una gran cantidad de compuestos que contienen cobre, que se clasifican en dos grupos:

• LOS MINERALES SULFURADOS

• LOS MINERALES OXIDADOS

Estos dos tipos de mineral requieren de procesos productivos diferentes, pero en ambos casos el punto de partida es el mismo: la extracción del material desde las minas a rajo abierto o subterráneas, lo que requiere la fragmentación y el transporte del material.

PROPIEDADES DEL COBRE

• Alta conductividad eléctrica

• Gran resistencia a la corrosión

• Alta capacidad de aleación metálica

• Gran conductividad térmica

• Capacidad de deformación en caliente y frío

• Elemento básico para la vida animal y vegetal

• Existencia metálica en estado natural

• Propiedades bactericidas

COBRE SULFURADO

1.- EXPLOTACIÓN

Se ponen explosivos en la base de un cubo imaginario el que se debilita y por efecto de la gravedad cae como grandes rocas por los embudos construidos en el cerro.

2.- CONCENTRACIÓN

El objetivo es liberar y concentrar las partículas de cobre que se encuentran en forma de sal en las rocas mineralizadas, de manera que pueda continuar a otras etapas del proceso productivo.

El proceso de concentración se divide en las siguientes fases:

CHANCADO

El objetivo del chancado es reducir el tamaño de los fragmentos más grandes hasta obtener un tamaño uniforme máximo de 1,27 cm (1/2 pulgada).

MOLIENDA

Mediante la molienda, se continúa reduciendo el tamaño de las partículas que componen el mineral.

La molienda convencional se realiza en dos etapas, utilizando molino de barras y molino de bolas, respectivamente. En ambos molinos el mineral se mezcla con agua para lograr una molienda homogénea y eficiente.

FLOTACIÓN

Desde el fondo de las celdas, se hace burbujear aire y se mantiene la mezcla en constante agitación para que el proceso sea intensivo.

El proceso se reitera en varios ciclos, de manera que cada ciclo va produciendo un producto cada vez más concentrado. En uno de estos ciclos, se realiza un proceso especial de flotación para recuperar el molibdeno, cuya concentración alcanza una ley de 49% de molibdenita (MoS2).

Luego de varios ciclos en que las burbujas rebasan el borde de las celdas, se obtiene el concentrado, en el cual el contenido de cobre ha sido aumentando desde valores del orden del 1% (originales en la roca) a un valor de hasta 31% de cobre total.

3.- FUNDICIÓN

En la fusión el concentrado de cobre es sometido a altas temperaturas (1.200ºC) para lograr el cambio de estado de sólido a líquido. Al pasar a este estado líquido, los elementos que componen los minerales presentes en el concentrado se separan según su peso, quedando los más livianos en la parte superior del fundido, mientras que el cobre, que es más pesado se concentra en la parte baja.

4.- CONVERSIÓN

Mediante el proceso de conversión se tratan los productos obtenidos en la fusión, para obtener cobre de alta pureza.

Finalmente se obtiene cobre blíster, con una pureza de 96%.

5.- PIRORREFINACIÓN

Consiste en eliminar el porcentaje de oxígeno presente en este tipo de cobre, llegando a concentraciones de 99,7% de cobre.

El cobre RAF (refinado a fuego) es moldeado en placas gruesas, de forma de ánodos, de un peso aproximado de 225 kg.

6.- ELECTRORREFINACIÓN (ELECTROBTENCIÓN)

El proceso de electro refinación se basa en el fenómeno químico de la electrólisis, que permite refinar el cobre anódico (ánodo) mediante la aplicación de la corriente eléctrica, obteniéndose cátodos de cobre de alta pureza (99,99%).

La electrólisis consiste en hacer pasar una corriente eléctrica por una solución de ácido sulfúrico y agua.

Este proceso es continuo durante 20 días. Los otros componentes del ánodo que no se disuelven, se depositan en el fondo de las celdas electrolíticas, formando lo que se conoce como barro anódico el cual es bombeado y almacenado para extraer su contenido metálico (oro, plata, selenio, platino y paladio).

COBRE OXIDADO

En los yacimientos de cobre de minerales oxidados, el proceso de obtención de cobre se realiza en

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