Cobre

DEPARTAMENT DE CIÈNCIA DELS MATERIALS I
ENGINYERIA METAL.LÚRGICA

PROGRAMA DE DOCTORAT D’ENGINYERIA DEL MEDI
AMBIENT I DEL PRODUCTE.
DEPARTAMENT D’ENGINYERIA QUÍMICA I METAL.LÚRGIA.
BIENNI 2.002 – 2.004

CARACTERIZACIÓN DE POLVOS DE
FUNDICIÓN DE COBRE Y ESTABLECIMIENTO
DE RUTAS DE PROCESADO

Autor: ALEJANDRO MORALES SOTO

Directores:
Dra. Montserrat Cruells Cadevall
Dr. AntoniRoca Vallmajor
Barcelona, octubre 2.006

1. INTRODUCCIÓN.
1.1. Antecedentes sobre los polvos de fundición de cobre.
Se entiende por polvos de fundición de cobre a todo material
particulado de tamaño fino, que ha sido arrastrado por los diferentes
flujos gaseosos del proceso pirometalúrgico de las menas sulfuradas
de cobre o que se han formado durante dicho arrastre.
1.1.1. Génesis de lospolvos de fundición de cobre.
El origen del cobre tiene dos fuentes; el cobre primario proviene
de la producción de mina y el cobre secundario es el recuperado desde chatarra de cobre y/o aleaciones. La producción de cobre primario
es entre 6 a 10 veces la producción de cobre secundario [1].
Los recursos mineros de la producción de mina corresponden a
dos tipos de menas, las oxidadas y lassulfuradas; las menas sulfuradas son el principal recurso primario de cobre, pues la producción de
cobre primario desde éstas sobrepasa en 4 veces la producción de
cobre desde las menas oxidadas.
Las menas sulfuradas de cobre son mezclas de minerales sulfurados de cobre, hierro y otros elementos. El proceso de producción de
cobre desde estas menas es a alta temperatura, es un procesopirometalúrgico. La Figura 1.1 representa un esquema general del proceso pirometalúrgico del cobre [2].
Las menas sulfuradas tienen concentraciones de cobre o leyes
que oscilan entre 0,5 a 2%; estas leyes de cobre exigen, por consideraciones económicas, una etapa de concentración previa al proceso
pirometalúrgico para aumentar el contenido de cobre a niveles de 30
a 40% (concentración por flotación) en elflujo a fundir.

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Los concentrados de las menas sulfuradas de cobre contienen
otros elementos, además del cobre y del hierro, que pueden ser valiosos o impurezas contaminantes; estos elementos, como Mo, Zn,
Re, Ag, Au, As, Bi, etc., se distribuyen en los distintos flujos del proceso pirometalúrgico. Este proceso consiste, en resumen, en una
primera etapa de fusión, en una segunda etapa deconversión y por
último en una etapa de afino al fuego.
El proceso pirometalúrgico produce cobre metálico con un nivel
de pureza inadecuado para las necesidades y exigencias del mercado;
por esta razón el cobre producido en este proceso debe ser afinado
electrolíticamente. El producto final de este proceso es el cobre comercial de alta pureza.
Los gases de salida son producto de lasreacciones de oxidación, que ocurren en los reactores, más el nitrógeno y el oxígeno de
los gases comburentes alimentado a los hornos. En la fusión estos
flujos de gases de salida arrastran partículas de concentrados y fundentes sin reaccionar, gotas de mata/escoria y elementos volatilizados, y que solidifican, tales como As, Sb, Bi y Pb; adicionalmente,
tienen lugar reacciones entre dichoscomponentes y los gases de salida. La concentración de los polvos de la fusión de concentrados, en
los gases de salida, varía en un rango de 0,1 a 0,25 kg/Nm3 [3].
Estos materiales dentro de los gases de salida de las etapas de
fusión y de conversión del proceso pirometalúrgico, constituyen los
llamados polvos de fundición de cobre.
En el caso de los polvos de fundición de cobre sus elementosconstituyentes, y sus concentraciones, dependen de las características de las menas sulfuradas que se procesan, de las especies mineralógicas presentes y de sus concentraciones, de los tipos de reactores
utilizados en las etapas y de las condiciones en que se han operado
las distintas etapas del proceso. Todos estos factores, que influyen en
las características químicas de los polvos de fundición,...