MÓDULO 1 EXPLORACIÓN a. Por qué el proceso productivo del cobre se inicia con una exploración? b. En qué consiste la exploración? El trabajo de exploración, a cargo de geólogos, consiste en buscar yacimientos de cobre que sean explotables. Este trabajo se realiza en tres etapas: exploración básica, intermedia y avanzada. En la exploración básica los geólogos utilizan mapas geológicos, imágenes de satélite y elementos de geofísica para realizar un reconocimiento general de un área extensa (decenas a cientos de kilómetros) con el fin de definir un área de interés donde podría encontrarse un yacimiento. En la exploración intermedia, se trabaja sobre el área de interés. En ella se realizan trabajos geoquímicos con mayor detalle, y se extraen y analizan muestras de superficie. Con estos análisis y resultados se interpretan diferentes mapas, logrando aumentar la precisión y reducir el radio de búsqueda del mineral. En la exploración avanzada se determina con mayor precisión la forma y extensión del yacimiento y la calidad del mineral (ley del mineral). Para ello se realizan perforaciones con barrenos, cuyos testigos de sondeo confirman la presencia de rocas mineralizadas en profundidad. Los yacimientos que son económicamente atractivos tienen una ley de entre 0,4 a 1% de cobre. 100% de cobre 1% de cobre
MÓDULO 2 EXTRACCIÓN A RAJO ABIERTO a. Cómo se saca el material mineralizado de la mina? b. Qué condiciones permiten que el transporte de mineral sea eficiente? El objetivo de la extracción es obtener la porción mineralizada con cobre de la mina para continuar el proceso de producción de cobre fino. La extracción del material se realiza siguiendo la siguiente secuencia de actividades: perforación, tronadura, carguío y transporte. En la perforación, se realizan orificios en la roca de 12 1/4 pulgadas de diámetro, utilizando equipos eléctricos de perforación rotatoria (que giran). En el orificio hecho en la roca se introduce un explosivo, el que se hace explotar (tronadura) mediante un sistema de encendido eléctrico que se maneja a control remoto. De la tronadura se obtiene roca mineralizada fragmentada de un tamaño pequeño, (en general menor que 1 m de diámetro) para permitir el carguío del material a un camión minero de gran tonelaje. El carguío se realiza con gigantescas palas mecánicas o cargadores frontales. Este tamaño de la roca, permite ocupar mejor el espacio de la tolva y, a su vez, asegurar que el transporte al Chancador se realice con mayores rangos de eficiencia y seguridad. 100% de cobre 1% de cobre
MÓDULO 3 CONCENTRACIÓN: CHANCADO Y MOLIENDA a. Para qué se muelen las rocas mineralizadas? b. Qué equipos se utilizan para moler las rocas? El objetivo de la etapa de concentración es liberar, por un lado, y luego concentrar las partículas de cobre que se encuentran en las rocas mineralizadas (súlfuros). El proceso de concentración se realiza mediante tres fases: chancado, molienda y flotación. Las rocas mineralizadas provenientes de la mina, tienen una granulometría variada, (de menos de 1 mm, hasta de alrededor de 1 m de diámetro). El objetivo del proceso de Chancado es reducir el tamaño de los fragmentos mayores hasta obtener un tamaño uniforme máximo de 1/2 pulgada (1,27 cm ). En la molienda, se continúa reduciendo el tamaño de las partículas de mineral (1,27 cm), hasta obtener una granulometría máxima de 180 micrones (0,18 mm, es decir partículas más pequeñas que 1 milímetro). Este tamaño permite finalmente la liberación de 100% de cobre la mayor parte de los minerales de cobre en forma de partículas individuales. En la molienda se utilizan grandes equipos giratorios o molinos de forma cilíndrica a los cuales se les llama molienda convencional o molienda SAG (molino SemiAutoGeno). 1% de cobre
MÓDULO 4 CONCENTRACIÓN: FLOTACIÓN a. Para qué se produce espuma en esta etapa del proceso productivo? b. Por qué se recupera la espuma en la flotación? La flotación es un proceso físico-químico que permite la separación de los minerales sulfurados de cobre (y otros elementos como el molibdeno), del resto de los minerales (que no son cobre) y que forman parte de la roca original que se extrae de la mina. El material molido que viene del proceso de molienda, llega a esta etapa como una pulpa a la que se han incorporado los productos químicos necesarios para que se produzca la flotación. Estos reactivos permiten generar espuma y aumentar la reacción hidrofóbica (rechazo al agua) del cobre (y del molibdeno). De esta forma, el material sulfurado que contiene cobre (y el molibdeno) se separa de los demás componentes, adhiriéndose a las burbujas de aire que suben a la superficie de las celdas de flotación donde rebasan por su borde. Las burbujas que rebasan pasan por varias celdas de flotación secuenciadas, con el fin de ir obteniendo un producto cada vez más concentrado en contenido de cobre. 100% de cobre En esta etapa se logra aumentar la concentración de cobre en el material mineralizado, desde menos de 1% (en la mina) a un 31%. 31% de cobre
MÓDULO 5 FUNDICIÓN a. Para qué se realiza la fundición? b. Qué se necesita para realizar la fundición? En la fundición se realizan las etapas de fusión, conversión, y pirorrefinación. En la fusión el concentrado de cobre es sometido a altas temperaturas (1.200 ºC) para lograr el cambio de estado de sólido a líquido. En estado líquido, los elementos minerales del concentrado se separan según su peso, quedando los más livianos en la parte superior del fundido, mientras que el cobre (más pesado), se concentra en la parte baja. De esta forma se separan ambas partes vaciándolas por vías distintas. Hoy en día se realiza el proceso de Fusión-Conversión en convertidores Teniente, donde el concentrado de cobre pasa al estado líquido. En estado líquido, los componentes forman fases de acuerdo a su peso, separándose el metal blanco (parte más pesada con un 70% a 75% de cobre) de la escoria. 99,7% de cobre Pirorrefinación En el proceso de conversión los productos obtenidos en la fusión, se tratan en unos hornos llamados Peirce-Smith, con el fin de obtener cobre blister con 96% de pureza. El cobre blister es llevado a pirorrefinación o refinación a fuego, donde se incremente su pureza, (eliminando el oxígeno contenido), llegando a concentraciones de 99,7% de cobre. Este material se moldea en ánodos, los que luego son refinados electrolíticamente. 96% de cobre Conversión 70 a 75% de cobre Fusión Conversión 31% de cobre Flotación
MÓDULO 6 ELECTRORREFINACIÓN Y ELECTROOBTENCIÓN La electrorrefinación así como la electroobtención se realizan para obtener cátodos de cobre electrolítico de alta pureza y altamente valorados en el mercado del cobre. Ambos procesos utilizan los beneficios de un fenómeno químico llamado electrólisis que ocurre por efecto del paso de una corriente eléctrica a través de una solución ácida. a. Para qué se realiza la electrorrefinación? La electrorrefinación consiste en hacer pasar una corriente eléctrica por una solución de ácido sulfúrico y agua, produciéndose una electrólisis, en la que solo el cobre contenido en el ánodo migra hacia el cátodo. Así, se puede refinar el cobre anódico (proveniente de la fundición) y obtener cátodos de cobre de alta pureza (99,99%). El proceso dura 20 días y en este plazo se realizan dos cosechas de cátodos. b. Para qué se realiza la electroobtención? Mediante la electroobtención se recupera el cobre que se encuentra concentrado en la solución proveniente del proceso de lixiviación. Esta solución es llevada a celdas de electroobtención, donde hay ánodos y cátodos dispuestos alternadamente. En estas condiciones se aplica una corriente eléctrica continua, de muy baja intensidad, la que entra por el ánodo y sale por el cátodo. El cobre de la solución de sulfato de cobre (Cu +2 ) es atraído por la carga negativa del cátodo, y migra hacia él, depositándose en la superficie del cátodo permanente de acero inoxidable. 99,7% de cobre Pirorrefinación 96% de cobre Conversión 70 a 75% de cobre Fusión Conversión 31% de cobre Flotación
MÓDULO 7 DECANTACIÓN a. Para qué se utiliza la decantación? b. Cuál es el beneficio de la decantación para la minería? La decantación es un proceso físico que se utiliza para separar mezclas. Cuando una mezcla heterogénea de un sólido con un líquido se deja en reposo, lentamente el sólido se va al fondo del recipiente donde está contenido (decanta). Este proceso físico permite que el agua industrial, es decir el agua que se ha utilizado a lo largo del proceso productivo del cobre, se aclare para luego ser reutilizada o vertida a otros causes sin producir daños. Durante mucho tiempo las aguas de relave se almacenaban en tranques o se vertían a los cursos naturales de agua. Hoy en día, mediante la implementación sistematizada del proceso de decantación, esta agua se puede reutilizar como agua de riego, o generar hábitat apropiados para el desarrollo del ciclo vital de aves y peces entre otras especies. De esta forma, la minería puede hacerse sustentable, tratando físicamente las aguas de sus procesos industriales y poniéndolas al servicio de la comunidad.
MÓDULO 8 LIXIVIACIÓN a. Supongamos que tienes una casa de chocolate con caramelo sobre sus paredes. Supongamos que no puedes romper las superficies y que quieres obtener el azúcar del caramelo y del chocolate? Cómo lo harías? b. Si queremos extraer el color de un papel, Cómo lo podemos hacer? c. Para qué se utiliza la lixiviación? La lixiviación es un proceso hidrometalúrgico, que permite obtener el cobre de los minerales oxidados que lo contienen aplicando una disolución de ácido sulfúrico y agua. El cobre se obtiene como una solución, la que es tratada y luego llevada a un proceso de electroobtención. El proceso de lixiviación es posible porque los minerales oxidados son sensibles al ataque de soluciones ácidas (como la del ácido sulfúrico), formando a partir de ellas una mezcla homogénea llamada solución ácida de sulfato de cobre. Esta solución con cobre en solución es tratada para limpiarla y aumentarle su concentración, luego es llevada al proceso de electroobtención, en el que se obtienen láminas de cobre electrolítico mediante una electrólisis. En este proceso los iones de cobre de la solución se depositan en cátodos de acero inoxidable, formando láminas de cobre electrolítico de alta pureza (99, 99%), altamente valorado en el mercado.
Equipo Editorial: Recrea Ltda. Ilustración: Carmen Cardemil, Antonio Castell Diseño Gráfico: Vesna Sekulovic