sábado, 7 de agosto de 2010

El cobre y sus procesos de producción.


Los procesos de producción del cobre  empiezan desde el macizo rocoso a la roca mineralizada. El objetivo de este proceso es extraer la porción mineralizada con cobre y otros elementos desde el macizo rocoso de la mina (que puede ser a tajo abierto, subterránea o la combinación de ambas) y enviarla a la planta, en forma eficiente y segura, para ser sometida al proceso de obtención del cobre y otros elementos.

Para ello, debe lograrse la fragmentación de la roca, de manera que pueda ser removida de su posición original o in situ, cargar y transportar para ser procesada o depositada fuera de la mina como material suelto a una granulometría manejable.

Aquí es la forma que tiene los túneles subterráneos, lo mas espaciosos posibles para desarrollar de manera eficaz, los procesos de transporte y producción.

Luego viene el proceso de extracción, en donde comprende diversas etapas y también distintos equipos de trabajo para las diferentes áreas que a continuación se señala:

1. Geología: En esta primera fase, se hace un estudio a cerca del sector donde va a ser explotado, que cantidad de mineral posee y entrega la información de las características físicas, químicas y mineralógicas del material a extraer.

2. Planificación: En esta etapa elabora el plan minero, considerando todas las variables (geología, operación mantención, costos, plazos, etc.) que intervienen en él.

3. Operaciones: Aquí es el punto del proceso principal, en esta parte hay cuatro subcategorías; desde la perforación hasta el transporte del material; a continuación se señalará estas etapas:
  • Perforación: En esta parte se aplica la parte de la maquinaria perforadora, mediante diferentes clases y diferentes diámetros; tales como de martillo o verticales, haciendo que los orificios de los túneles sean acordes con la posterior explosión de estos y luego la extracción de los minerales. Se agrega agua durante la perforación en zonas secas a fin de evitar la polución ambiental. La perforación secundaria se realiza con perforadora neumática montada sobre orugas.
  • Tronadura: Luego viene el proceso de los explosivos; A diferencia de la explotación a tajo abierto, una mina subterránea extrae el mineral desde abajo hacia arriba, utilizando lo más posible la fuerza de gravedad para producir la fragmentación y el desplazamiento del mineral hacia los puntos de carguío.La otra

diferencia importante es que en la mina subterránea no se extrae roca estéril, sino que debido a los altos costos que implica la construcción de túneles, la explotación se concentra preferentemente en las zonas de mineral. Existe una variedad de métodos de explotación subterránea, pero el más utilizado en la extracción de grandes yacimientos es el conocido como hundimiento por bloques. Éste consiste en provocar el desprendimiento de una porción del macizo rocoso del resto de la masa que lo rodea. Para ello y mediante el uso de explosivos, se socava la base de una columna de roca mineralizada, de manera que el resto de la columna se fragmente paulatinamente hacia arriba y se desplome hacia los puntos de extracción.

Especialmente ubicados para captar la casi totalidad del material quebrado de la columna.
  • Carguío: El carguío consiste principalmente en transportar los explosivos hacia la zona de tronadura, también proporciona ayuda para sacar los desechos de los explosivos hacia el exterior, mediante palas eléctricas y cargadores frontales, unas de mayor y menor proporción, logrando adecuarse a los espacios de la mina, la extracción de los desechos se hace mediante baldes gigantes que después se destina a la última fase que es el de transporte.
  • Transporte: En esta última fase, principalmente se despacha los camiones a diferentes partes; un grupo de ellos se dedica al transporte de desechos a los diferentes “botaderos”, otro grupo es destinado a llevar los minerales obtenidos hacia las diferentes plantas de refinación y otro grupo ayuda al sistema de carguío.

Ahora se explicará como hacen los niveles de los túneles de la mina; los túneles y piques subterráneos se construyen mediante explosivos que se colocan en perforaciones efectuadas en la roca. Estas perforaciones están distribuidas siguiendo la forma que se le quiere dar a la labor subterránea (túneles, piques o rampas) y la tronadura se realiza en una secuencia, partiendo desde un punto central hacia los bordes. Después de la tronadura, se extrae el material fragmentado y se estabilizan las paredes y techo del túnel. Para esto, se utiliza una fortificación adecuada para  cada tipo de terreno, que depende de sus características y del uso que se le va a dar al túnel, pique o rampa. Entre cada tronadura, el sector debe ser ventilado y despejado.

Otro punto que hay que considerar es que como se sostiene este tipo de mina subterránea; para evitar los derrumbes, las diferentes labores subterráneas deben ser sostenidas en el tiempo para permitir el tránsito, el trabajo del personal y el uso de los equipos subterráneos con seguridad.

En forma natural, las rocas están en un cierto equilibrio con el medio en que se encuentran, pero este equilibrio se rompe al hacer una perforación en su interior. El objetivo de la


Fortificación es ayudar a la roca a recuperar en parte su capacidad de soporte. El tipo de soporte o fortificación empleada depende de varios factores:

a) Según la Función que cumple: Las fortificaciones en los túneles de uso frecuente y prolongado, especialmente aquellas de los lugares por donde deben transitar personas y equipos, deben contar con un factor de seguridad mayor.

b) Según el peso que soportan: La presión que se genera alrededor de una labor subterránea es mayor cuanto más profunda se ubique, ya que debe soportar una altura mayor de roca.

c) Según las Características del terreno: El macizo rocoso presenta diferencias en su constitución (tipo de roca, alteración, estructuras).Por ello, su comportamiento puede ser diferente en cuanto a dureza y resistencia a los esfuerzos. Una roca que se disgrega fácilmente requiere ser fortalecida totalmente; por el contrario, una roca cohesionada de alta dureza puede concentrar esfuerzos tan grandes que podrían provocar la explosión de las paredes del túnel, por lo que requiere una fortificación extrema.

 Ya hablamos del proceso de extracción de este mineral; a continuación, viene el proceso de fundición del cobre, donde pasa de mineral a cobre puro.

Fundición del Cobre

El proceso de fundición del cobre, se explica mediante cuatro fases:

1) Recepción y Muestreo: en esta primera fase el objetivo que tiene es que como normalmente se trabaja con concentrados de diferentes procedencias, es necesario hacer un muestreo de ellos y clasificarlos de acuerdo con la concentración de cobre, hierro, azufre, sílice y porcentaje de humedad que tengan. Y el proceso consiste en que el concentrado proveniente de la planta se almacena en canchas, desde donde se obtienen muestras que son sometidas a análisis de laboratorio para determinar los contenidos de cobre, hierro, azufre, sílice y la humedad, información que es fundamental para iniciar el proceso de fusión. El contenido máximo de humedad es de 8%, ya que con valores superiores, el concentrado se comporta como barro difícil de manipular y exige más energía para la fusión.

De acuerdo con los resultados de los contenidos de cobre, el material se clasifica y almacena en silos, desde donde se despacha a los hornos de fundición de acuerdo a las mezclas que se determinen.

 2) Proceso de Fusión: En esta segunda parte el objetivo que tiene es lograr el cambio de estado que permite que el concentrado pase de estado sólido a estado líquido para que el



Cobre se separe de los otros elementos que componen el concentrado. Y como ocurre esto, 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. Al pasar al 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. De esta forma es posible separar ambas partes vaciándolas por vías distintas.
Tradicionalmente la fusión puede realizarse de dos maneras, utilizando dos tipos de hornos: el horno de reverbero para la fusión tradicional y el convertidor modificado Teniente (CMT) que realiza en una sola operación la fusión y la conversión. En las divisiones de Codelco no se utiliza el horno de reverbero, sino que solo se realiza el proceso de fusión-conversión, utilizando el convertidor modificado Teniente.

 3) Conversión: En esta etapa el objetivo principalmente es que Mediante el proceso de conversión se tratan los productos obtenidos en la fusión, para obtener cobre de alta pureza. Para esto se utilizan hornos convertidores convencionales llamados Peirce-Smith, en honor a sus creadores. El convertidor Peirce-Smith consiste en un reactor cilíndrico de 4,5 m de diámetro por 11 m de largo, aproximadamente, donde se procesan separadamente el eje proveniente del horno de reverbero y el metal blanco proveniente del convertidor Teniente.
Este es un proceso cerrado, es decir, una misma carga es tratada y llevada hasta el final, sin recarga de material. Finamente se obtiene cobre blister (cobre producido a partir de la fusión de la mata o eje en los hornos convertidores con una pureza de 99,5%. Este cobre es llevado a los hornos de refino y de moldeo desde donde se obtiene el cobre anódico que va a la electro refinación. Su nombre proviene del aspecto que tienen los productos moldeados en su superficie (blister = ampolla).

4) Pirorrefinación: En esta última fase, el objetivo es que mediante la pirorrefinación o refinación a fuego se incrementa la pureza del cobre blister obtenido de la conversión. Consiste en eliminar el porcentaje de oxígeno presente el este tipo de cobre, llegando a concentraciones de 99,7 % de cobre. Y la realización de esto se basa principalmente en que este es un proceso especial que se aplica en algunas fundiciones, como en la fundición de Caletones, donde el cobre blister es sometido a un proceso final de refinación en un horno basculante, mediante la introducción de troncos de eucaliptus. En este caso, la ignición (acción o efecto de estar un cuerpo encendido por efecto del calor) de la madera permite captar el oxígeno que contiene el cobre blister como impureza y lo transforma en anhídrido carbónico (CO2), que es liberado a la atmósfera. De esta manera, la pureza del cobre se incrementa a 99,7% y el producto se denomina cobre RAF (refinado a fuego).



Y el producto final es que el cobre RAF es moldeado en placas gruesas, de forma de ánodos, de un peso aproximado de 225 kg, el cual es enviado al proceso de electro refinación ( para lograr una pureza máxima del cobre) o vendido directamente en diversas formas. Al terminar estas fases, el producto obtenido es formado a través de diversas formas según su posterior utilización; como por ejemplo en barras de cobre, en

cables de cobre, en planchas y en diversos objetos para su producción y venta; a cargo de esto hay empresas especializadas en el rubro con la supervisión de Codelco.

Los Usos y características que se le puede dar al cobre son muy amplios y diversos pero uno de los principales es el que se le da actualmente en el sector eléctrico donde se utiliza mas del 50 %  de cobre. Es muy usado en la fabricación de cables, enchufes y terminales, así como en los componentes de casi todos los artículos alimentados por electricidad. El resto se destina a la construcción, a la arquitectura y al arte.

Permanentemente, se trabaja en la identificación de nuevas aplicaciones del cobre en diferentes sectores. Un ejemplo está en las tecnologías de información donde los chips de cobre han demostrado favorecer una más rápida transmisión de datos en la Web. También hay inventores que han creado pequeños resortes de cobre que se introducen en la nariz durante 20 minutos, tres o cuatro veces al día, para evitar el resfrío común.

Finalmente para entender estas etapas del proceso que ocurre en el cobre, se hará un esquema explicativo de las diferentes etapas de este.

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