REFINADO DEL COBRE

Extracción y refinado del cobre

Refinado pirometalúrgico e hidrometalúrgico

La extracción del cobre se produce en su mayor parte de minas abiertas en los diferentes continentes, donde se extrae un mineral muy pobre en contenido (0,4-1,0% cobre). Esto hace que los procesos de refinamiento posterior estén dedicados mayormente a la concentración y eliminación de impurezas.
La producción actual del cobre sigue dos procesos diferentes. El primero, el proceso pirometalúrgico, copa un 80% de la producción mundial. La otra vía a seguir, el proceso hidrometalúrgico, ocupa el 20% restante.

Proceso pirometalúrgico

En el proceso pirometalúrgico se acostumbran a procesar sulfuros minerales previamente concentrados, por flotación o biolixiviación, y consta de cuatro etapas claramente diferenciadas:

1. Fusión del concentrado a mata de cobre
2. Conversión de la mata en cobre impuro(blíster)
3. Refinado reductor del cobre blíster. Obtención de cobre anódico.
4. Refinado electrolítico del cobre anódico. Obtención del cobre catódico (99,99% cobre)

Fusión a mata - El concentrado del mineral de cobre, en su mayor parte calcopirita (CuFeS2), se inyecta finamente dividido junto con oxigeno gas en un horno tipo flash. La calcopirita se usa como combustible y pierde parte del azufre que contiene. Finalmente se introduce en un horno de cuarzo triturado para formar una escoria fusible. Se llegan a temperaturas de unos 1250ºC, donde se puede separar la mata líquida, insoluble en la escoria también liquida, y se separan. Esta mata líquida contiene un 50-60% de cobre.

Conversión de la mata – La mata líquida es transferida a un convertidor y se inyecta oxigeno junto con la carga liquida. Se llegan a 1200-1250ºC para formar convertir la mata en Cu2S (metal blanco).

Refinado reductor – El cobre blíster de la etapa anterior queda fuertemente oxidado con contenidos de oxigeno de 0,5-0,8%. Este oxigeno se eliminará mediante la transferencia con gas propano a otro convertidor. El propano se quema junto al oxigeno y se obtiene un cobre del 99% de pureza con un contenido en oxigeno inferior al 0,1%, apto para ser vertido en molde.

Refinado electrolítico – El refinado electrolítico del cobre se realiza para obtener los niveles de pureza del 99,99% exigido para muchas de sus aplicaciones, así como la recuperación de pequeñas cantidades de metales preciosos contenidos como impurezas en el cobre.
En el refinado electrolítico , el cobre del 99% ha sido moldeado como ánodos y se coloca de forma alternativa junto a cátodos de acero inoxidable. Se produce la electrolización a bajos potenciales (0,25 V), con lo cual el consumo energético en esta parte del proceso es relativamente bajo.

Proceso hidrometalúrgico

Este proceso consta de tres etapas:

1. Lixiviación
2. Purificación / Concentración
3. Electrólisis

Lixiviación – La lixiviación de minerales oxidados y minerales pobres en contenido se realiza mediante el heap leaching. Este método consiste en el apilamiento de grandes cantidades de minerales se riegan con soluciones ácidas diluidas. Estas pilas se realizan encima de superficies previamente impermeabilizadas y preparadas para recoger todo el líquido procedente de la lixiviación, que contienen óxidos de cobre así como sulfuros. Este proceso se alarga durante meses o incluso años hasta que se agota el cobre de la pila de material.

Purificación/concentración – La soluciones obtenidas en la etapa anterior no contienen suficiente cobre, por lo que se extrae este cobre con disolventes orgánicos para separarlo de otras impurezas. A posteriori se extrae una solución concentrada de cobre de estos disolventes.

Electrólisis – La solución resultante de electroliza en grandes plantas con cátodos de acero inoxidable y ánodos inertes de Plomo-Antimonio. Finalizada la electrólisis se extrae cobre sólido del 99,99% de pureza. Esta última electrólisis tiene elevado coste energético.