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INDICE

Pag..-INTRODUCCIN

.-UN METAL LLAMADO COBRE 01

.-HISTORIA DEL COBRE 02

.-PROPIEDADES Y USOS 04

.-PROPIEDADES DEL COBRE 06

.-CLASIFICACIN DEL MINERAL 07

.-DIVERSOS TIPOS DE COBRE 09

.-SISTEMA DE EXPLOTACIN MINERA 10

.-LEY DEL MINERAL 10

.-PROYECTO EXPLOTACIN 11

.-REDUCCIN DE TAMAO 11

.-ETAPA DE CONCENTRACIN 13

.-PROCESO CONCENTRACIN-PIROMETALURGIA 13

.-PROCESO CONCENTRACIN POR FLOTACIN 18

.-PROCESO HIDROMETALURGICO 18

.-LIXIVIACIN 19

.-RECUPERACIN DE LOS METALES 21

.-TIPOS DE LIXIVIACIN 22

.-METODOS DE LIXIVIACIN 24

.-PROCESOS DE MANUFACTURA 25

.-MINA DE COBRE "LO AGUIRRE" 28

.-MINA DE COBRE "EL ABRA" 29

.-MINA DE COBRE "ESCONDIDA" 31

.-EL COBRE Y EL MEDIO AMBIENTE 33

INTRODUCCION

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El cobre es un metal noble relativamente abundante y de bajo costo. Es un material til para una granvariedad de aplicaciones debido a sus propiedades fsicas y qumicas, tales como resistencia mecnica,formabilidad, facilidad de unin, alta conductividad trmica, resistencia a la corrosin y una altaconductividad elctrica.

Sus principales usos son equipos elctricos, instalaciones sanitarias de gas, instalaciones elctricas etc.sera imposible de detallar los cientos de aplicaciones concretas del cobre

El cobre fu, es y seguir siendo la principal fuente de ingresos econmicos y fuente de trabajo paranuestro pas. En el ao 1998 se extrajo 3,68 millones de toneladas y en 1999 se proyecta obtener 4,28 millonesde toneladas de cobre. En la actualidad podemos decir que Chile es uno de los principales productores de cobreen el mundo.

PROCESOS INDUSTRIALES II

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EL COBRE

Profesor : Manuel Saavedra G.

Alumno : Ramiro Gallegos C.

1999

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UN METAL LLAMADO COBRE

HISTORIA DEL COBRE

Por miles y miles de aos el hombre us casi exclusivamente la piedra. Con ella sedefendi, atac y se protegi. Hacia el ao 6000 a. C. se produjo el descubrimiento del cobre ysu uso se fue extendiendo hacia el ao 2000 a. C. Segn los historiadores, la primera edad delcobre tuvo su mayor desarrollo en Egipto. Se han encontrado pruebas de la explotacin deminas en la pennsula de Sina, que se remontan al reinado del rey Senefru, 3800 a. C. eincluso el descubrimiento de crisoles en esas minas indica que la extraccin del metal incluacierta refinacin.

La colonizacin de Africa y el Mediterrneo por parte de Egipto permite que en esasregiones aprendan a utilizar los metales que existan en estado nativo, fundamentalmente oro ycobre. Ms adelante los encuentran en ciertos minerales y aprenden a extraerlos. Luego,viene el descubrimiento de las aleaciones, la primera de las cuales fue la de cobre con estao,para producir bronce, hecho que tuvo gran trascendencia.

Los primeros obreros del cobre descubrieron muy pronto que este metal poda sermartillado con facilidad, laminndolo, para posteriormente darle otras formas en la medida queadquiran mayor habilidad en su trabajo. Despus de la introduccin del bronce tambin fueposible fundir gran variedad de piezas.

Con los romanos se inici una era de uso ms intensivo del cobre. El empleo del metalse esparci donde quiera que sus legiones marcharon, conquistaron y civilizaron. La mayorparte del cobre romano vino de la isla de Chipre, que ellos llamaron Cyprium y de la cual derivla palabra Cuprum dando origen a Cu como smbolo qumico del cobre.

La propiedad del cobre, del bronce y el latn, para resistir la corrosin hizo que estos metalespermanecieran no solo como decorativos, sino tambin como funcionales, durante la EdadMedia y los sucesivos siglos de la revolucin industrial, hasta nuestros das.

El cobre alcanz su real dimensin de metal imprescindible para el desarrollo industrial

del mundo de 1831, cuando Faraday descubri el generador elctrico, y desde entonces lademanda por l ha crecido en forma notable.

Durante gran parte del siglo XIX Gran Bretaa fue el mayor productor de cobre delmundo, pero la importancia que el metal rojo adquira cada da motiv la apertura de nuevasminas en otros pases, Estados Unidos, Chile y posteriormente Africa, superndose en 1911 elmilln de toneladas de cobre fino. Con el aumento de todas las ramas de la actividad humanaque sigui a la revolucin industrial, se descubrieron nuevos e importantes usos para el cobre ylos adelantos logrados en metalurgia permitieron producir numerosas y nuevas aleaciones deeste metal, incrementndose sus campos de aplicacin.

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EL COBRE EN CHILE

La produccin de metal rojo en el continente americano se pierde en los siglos de suprehistoria. Los antiguos aborgenes de Chile, atacameos y diaguitas, llamaban al cobre"payen" y viene heredado de sus antepasados, no solo el arte de trabajar trozos de metalnativo, sino tambin conocimientos de fundicin, el arte del temple, fundicin de bronces y otras

tcnicas bastante avanzadas para su poca.Los descubrimientos arqueolgicos en el desierto de Atacama y en el Norte Chico,

indican, con toda claridad, que el cobre haba sido utilizado por los aborgenes 2000 aos antesde la conquista ( 500 a. C.).

Los habitantes de Chuquicamata, pequea tribu descendiente de los aimars yquechuas, conocidos como chucos (de ah el nombre del yacimiento), sacaban el mineral de laCordillera de los Andes.

El cobre fue durante los dos primeros siglos de la Conquista una pequea industriadesarrollada en los valles de la zona norte, situacin que recin cambi a mediados del sigloXIX. En efecto, en el ao 1820 comienza la expansin de la produccin, alcanzando en 1930 elcuarto lugar como productor a nivel mundial. Las actividades mineras de aquella poca seextendieron desde Chaaral, Caldera y Copiap en Atacama, hasta La Higuera, La Serena,

Brillador, Andacollo y Tamaya en Coquimbo y, ms al sur, en Aconcagua, Quillota y LasCondes.

[Aquella poca]

- 905, entr en operaciones El Teniente. Explotado por la compaa norteamericanaBraden Copper Co., la que en 1916 pas a ser subsidiaria de la Kennecott CopperCorporation.

- 1915, entr en produccin Chuquicamata. Explotado por la compaa ChileExploration Co., la que en 1923 pas a poder de la Anaconda Copper Mining Co.

- 1927, se inici la explotacin de Potrerillos por parte de la Compaa AndesCopper Mining, subsidiaria de Anaconda Copper Mining.

- 1970, despus de numerosos y extensivos estudios el gobierno de Chile, la

empresa Cerro Corporation y un grupo de inversionistas japoneses pusieron enmarcha en el ao el yacimiento de Ro Blanco, hoy Divisin Andina de Codelco-Chile.

El 21 de Diciembre de este ao se present al Congreso Nacional el Proyecto sobreNacionalizacin de la Gran Minera del Cobre, el cual fue aprobado en julio de 1971, siendopromulgado como ley N 17.450. Desde entonces, los yacimientos antes nombrados pasaron aser propiedad del Estado de Chile, crendose el 30 de enero de 1976, mediante el Decreto LeyN1.350, la Corporacin Nacional del Cobre de Chile (Codelco-Chile), quien es la encargada dela explotacin de ellos y de la comercializacin del cobre que producen.

Los cambios en la legislacin a partir de la promulgacin de la Ley OrgnicaConstitucional sobre Concesiones Mineras en 1982 y el nuevo Cdigo de Minera de 1983,fueron factores determinantes en el desarrollo de la actividad minera privada, que ha jugado unpapel relevante en el crecimiento de nuestra economa.

La produccin de la minera del cobre se caracteriza por la existencia de una GranMinera, una Mediana y una Pequea Minera.

- La Gran Minera la constituyen Codelco-Chile, con sus divisiones Chuquicamata,Salvador, Andina y El Teniente, del sector estatal y, del sector privado MineraEscondida Ltda. y Compaa Minera Zaldvar.

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- La Mediana Minera la constituyen empresas tales como Compaa MineraDisputada de Las Condes, Sociedad Minera Pudahuel, Compaa Minera MantosBlancos, Compaa Minera Carolina de Michilla, Compaa Minera Cerro Centinelay otras, adems de Refimet y Enami, con su fundicin y refinera, que cumple,entre otras, una funcin de fomento hacia los pequeos y medianos mineros.

- La Pequea Minera est formada por una gran cantidad de pequeos propietariosque explotan sus minas en pequea escala, sin contar con una elevadamecanizacin.

En la actualidad nuestro pas es el primer productor y exportador de cobre delmundo, posee las mayores reservas de mineral (26% del total mundial) y losmenores costos de produccin.

En el perodo comprendido entre los aos 1820 y 1900, Chile produjo dos millones detoneladas de cobre, siendo por mucho tiempo el productor y exportador mundial de este metal.Sin embargo, hacia 1880 comienza un perodo de decadencia en la explotacin de las minasde cobre, originada por el gran impacto del salitre, que concentra toda la atencin, y por laincapacidad de adaptarse al ritmo de desarrollo que alcanza el mundo. Es as como, de unnivel de produccin anual de 45 mil toneladas en 1882, se desciende a un nivel anual de 21 miltoneladas en 1897.

Esta situacin tuvo un cambio radical al inicio del siglo XX, con las grandes inversionesde las compaas norteamericanas en los yacimientos de Chuquicamata, Potrerillos y ElTeniente

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PROPIEDADES Y USOS MAS IMPORTANTES

El cobre es un metal que se caracteriza por ser pesado, duro e inerte. El cobrepertenece a los metales de transicin que aparecen como pepitas puras, a la inversa de otrosmetales que no se encuentran nunca libres en la naturaleza.

SIMBOLO Cu

COLOR Rojizo

PESO ESPECIFICO 8,92 (g/ml)

FUSION DE TRABAJO 1115C a 1200C

PESO ATOMICO 63,57 (g/mol)

TEMPERATURA DE EBULLIC. 231C

NUMERO ATOMICO 29 tomos

VALENCIA 1 y2

DUREZA 2 a 3 en la escala de Morhs

DUCTIBILIDAD Muy dctil. Se reduce a hilos delgados

MALEABILIDAD Laminas de dimetro mnimo

CONDUCTIBILIDAD Excelente conductor de electricidad

El cobre es un metal rojo, dctil, maleable, tenaz, de manera que se puede estirar enhilos en dimetro hasta de 0.03 mm y extender en lminas muy delgadas que permiten el pasode rayos luminosos, que por transparencia lo hacen parecer verde. Es buen conductor de laelectricidad y cuando se le flota exhala un olor particular.

A temperaturas cercanas a su punto de fusin es tan frgil que puede pulverizare.Enfriando lentamente un trozo calentado se vuelve quebradizo.

El cobre es inalterable en atmsfera de aire seco, pero si se pone al aire hmedo quecontenga CO2, se cubre de una capa verde de hidrxido bsico de cobre, denominada platina,que protege al metal de ataques ulteriores. Calentando en presencia de aire se cubre con unacapa negra de xido cprico.

Los alambres aislados constituyen el uso ms importante. Estos alambres se usan parala fabricacin de grandes generadores o como cables de dimetro inferior a 0.014 mm,

usados en relojes elctricos.Los usos ms comunes en el hogar, son las instalaciones de agua potable, las

instalaciones sanitarias y artefactos elctricos, tales como tostadoras, refrigeradores, tiles decocina, etc.... La electricidad nos llega a travs de cables de cobre.

El cobre se encuentra en cantidades relativamente grandes; por lo tanto, nunca llega aser demasiado escaso. Su extraccin y procesamiento permitieron su utilizacin ya en pocasprehistricas. No desata pasiones arrolladoras, como el oro y la plata, pero es esencialmentetil. En sntesis: un metal modesto y servicial.

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El cobre forma parte del magma o masa candente que constituye el interior del planeta.Sometido a presiones y temperaturas altsimas, este magma suele aflorar a la superficie atravs de grietas y fisuras de la corteza terrestre, dando origen a los yacimientos.

En ocasiones, el cobre puede aflorar por estas hendiduras y, al solidificarse, crea filoneso vetas siempre muy estrechas - a veces de slo centmetros -, pero de gran pureza metlica.

ste es el llamado cobre nativo y que fue, seguramente, el primero en ser extrado por el

hombre prehistrico.Si el magma en vez de salir por una grieta principal lo hace por las ramificaciones de

ellas, se forman cuerpos mineralizados de gran extensin. Estos yacimientos, donde el cobreest diseminado en grandes reas, son llamados porfricos. De esta clase son los grandesyacimientos de Chile.

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PROPIEDADES DEL COBRE

- ALTA CONDUCTIVIDAD ELCTRICA

El cobre es el mejor conductor de la electricidad. nicamente la plata le superaligeramente, lo que lo convierte en el metal ms usado en el transporte o conduccin de la

energa elctrica.Internacionalmente se ha convenido que una muestra de cobre puro tiene una conductividad de100% IACS (International Annealed Copper Standard), es decir 58 m/(mm2. Algunos cobrespuros pueden alcanzar 102% IACS.

- GRAN RESISTENCIA A LA CORROSIN

El perfecto estado de conservacin de artefactos de cobre de varios siglos de antigedaddemuestran el excelente comportamiento del cobre frente a la corrosin por agentesatmosfricos. Esta resistencia se debe a la formacin sobre la superficie del metal de uncompuesto a la vez insoluble, impermeable y muy adherente que lo protege de toda oxidacinposterior.

- ALTA CONDUCTIVIDAD TRMICA

La baja resistividad del cobre, en conjunto con su resistencia a la corrosin, permite suaplicacin en diversos productos, como por ejemplo, tubos para intercambiadores de calor.

- DUCTILIDAD

Una de las propiedades fsicas ms importantes del cobre es su ductilidad, que lepermite alargarse y estirarse.

- MALEABILIDAD

El cobre tiene muy buena capacidad para ser deformado en fro y en caliente medianteprocesos tales como : laminacin, extrusin, forja. La maleabilidad del cobre le permite formarlminas muy delgadas para aplicacin de cubiertas de techumbre.

- ALTA CAPACIDAD DE ALEACIN METLICA

El cobre puede mezclarse con otros metales formando aleaciones de cobre que mejoranlas propiedades del cobre (resistencia mecnica, maquinabilidad), en aplicaciones especficas.

- PROPIEDADES BACTERICIDAS

El cobre ejerce una accin bactericida o antimicrobiana sobre bacterias que representandiversas posibilidades de contaminacin tanto de origen humano como ambiental. El contactopermanente de nuestras manos con accesorios de cobre o sus aleaciones (pasamanos, barras,griferas, etc.) protege en forma natural de microorganismos patgenos no visibles al ojohumano.

- COLOR CLIDO

El color clido del cobre, sin equivalente entre los dems metales, exceptuando el oro, lohace apto para la decoracin y el arte.

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Adems la superficie del cobre expuesta al ambiente adquiere colores que van desde eldorado al verde plido, pasando por tonos de caf. Estas coloraciones se forman naturalmentecon el paso del tiempo y de acuerdo a la calidad atmosfrica de cada localidad.

- RESISTENCIA AL FUEGO

El cobre, por su elevada temperatura de fusin (1083 C) es resistente al fuego y losproductos de cobre presentarn un retardo importante frente a los otros materiales.

- ES UN ELEMENTO BSICO PARA LA VIDA ANIMAL Y VEGETAL

El cobre pertenece al grupo relativamente pequeo de los elementos metlicos que sonesenciales para la salud humana y que se requieren para un proceso metablico normal. Elcuerpo del adulto contiene entre 1,4 y 2,1 mg. de cobre por Kg. de peso, cantidad que esimprescindible para el bienestar de la persona.

- EL COBRE ES UN MATERIAL MUY RECICLABLE

El reciclado del cobre y de sus aleaciones como parte de ahorro en la produccin se hapracticado durante siglos. El precio del metal reaprovechado es tan slo 10% inferior al delmetal primario.

CLASIFICACION DEL MINERAL DE COBRE

Antes de presentar la clasificacin de cobre, daremos unas definiciones de palabrascomunes en lenguaje minero.

MINERAL : Se define como el metal en estado natural, vale decir, se encuentra en la tierra sintransformacin de ningn tipo, efectuada por la mano del hombre.

MENA : Se habla de mena, cuando el mineral es de contenido metlico comercial.YACIMIENTO : Se define al conglomerado o capas formada por menas.

MINA : Son los yacimientos explotados por el hombre.

VETAS : Se pueden definir como venas de fisuras. Las fisuras corresponden a fallasmineralizadas, que rellenan espacios abiertos, quebradas o forman una capa de ste.

MANTOS : Son aquellos cuerpos mineralizados tubulares que pueden estar limitados por unoo ms planos de estratificacin.

El cobre se encuentra en la naturaleza en numerosos minerales y en diversascombinaciones con otros elementos. De los 165 minerales conocidos de cobre, slo alrededorde 12 son importantes y 6 son la fuente del 95% del cobre extrado.

COBRE NATIVO : Es aquel mineral, en el cual el cobre se encuentra en la corteza terrestre aniveles explotables por el hombre.

MINERALES OXIDADOS : Se encuentran en la corteza terrestre o muy cerca de ella, encolores variados y fcilmente atacados por cidos. Se han formado por la accin del oxigenodel aire y otros ataques qumicos.

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MINERALES SULFURADOS : A los minerales formados a mayor profundidad, el cobre seacompaa por azufre y otros metales. Adems se denominan insolubles, pues son resistentesal ataque por cidos o lcalis.

MINERAL FORMULA % DE COBRE

OXIDOS

CUPRITA Cu2O 88.8

TENORITA CuO 79.8

ATACAMITA Cu2(OH)3 Cl 59.5

MALAQUITA CuCO3 * Cu(OH)3 57.3

BROCANTITA Cu4SO(OH)6 56.2

AZUCARITA 2CuCO3 * Cu(OH)2 55.1

DIOPTAZA CuSiO * H2O 54.0

ANTLERITA Cu3SO4 * (OH)4 54.0

CRISOCOLA CuSiO3 * 2 H2O 36.0

CALCANTINA CuSO * 5H2O 25.4

SULFUROS

CACOSINA Cu2S 79.8

CIVELLITA CuS 66.4

BORNITA Cu5FeS4 63.3

TETANTITA Cu8As2S7 57.0

ENARGUITA Cu3AsS4 48.3

CALCOPIRITA CuFeS2 34.5

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DIVERSOS TIPOS DE COBRE

Segn sea el estado natural en que se encuentre y las aplicaciones o usos que se leden, es preciso distinguir diferentes tipos de cobre, los cuales se caracterizan por su mayor omenor pureza. El departamento del cobre ha clasificado en Chile los siguientes tipos de metal:

COBRE BLISTER : Se conoce como cobre blster, el que se recupera una vez tratadoen el convertidor, alcanza 99.43% de cobre fino.

COBRE ELECTROLITO : Es aquel que se obtiene una vez que el blster es refinado por elproceso de electrlisis. Posee un mnimo de 99.9% de cobre fino, su uso es en la fabricacinde materiales elctricos.

COBRE REFINADO : Se conoce como cobre refinado a fuego, aquel que mediante procesosde oxidacin y reduccin llega a alcanzar 99.92% de pureza.

COBRE EXPORTACION : Es aquel mineral que, adems de diferenciarse por su aplicacinse cotiza a precios diferentes en los mercados internacionales.

CONCENTRADO DE COBRE : Son los minerales que se han separado de las etapas dechancado y molienda. Este es el mineral que se enva al proceso de fundicin para suprocesamiento y conversin en Blster.

COBRE FUNDICION : Es el tipo de cobre recuperado del tratamiento de materiales que noson primario como los minerales. Preferentemente se consigue del procesamiento de lachatarra ( escoria que deja el mineral de hierro).

PRECIPITADO DE COBRE : Son precipitados que contienen oro y plata.

CEMENTOS DE COBRE : La separacin y purificacin de las partculas metlicas de unasolucin de CuSO4, produce una reaccin qumica cuando se mezcla con chatarra de hierro,formando como consecuencia un producto llamado Cemento de Cobre , que contiene 70 a 75%de cobre fino. Estos cementos se envan al convertidor para su fundicin y transformacin encobre blster.

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SISTEMA DE EXPLOTACION MINERA

MINERIA EXTRACTIVA : Es la ciencia de extraer los metales u otros productos concontenido metlico desde sus minas. En otras palabras, es la forma como el mineral es

arrancado de sus depsitos, la manera como trabaja dentro de la mina y posteriormente comoes transportado a la planta.

De acuerdo al mtodo de explotacin pueden clasificarse en

EXPLOTACION A RAJO ABIERTO : (Mina de rajo abierto), se entiende al conjunto deoperaciones necesarias para extraer la roca o mineral de inters econmico, mediante laremocin del material desde la superficie. Este tipo de explotacin se utiliza cuando el cuerpomineralizado aflora o est cerca de superficie. Se desarrolla en varios horizontes en formadescendente.

EXPLOTACION SUBTERRANEA : (Minas subterrneas), donde los mtodos ms usadosson: el de pilares, hundimiento por bloque y por subniveles, se usan para extraer el mineral dedepsitos profundos. Estos mtodos tienen la posibilidad tcnica de producir econmicamenteen gran escala.

LEY DEL MINERAL

LEY DE COBRE : Es el porcentaje de cobre que encierra una determinada muestra mineral,en los grandes yacimientos chilenos la ley de cobre puede fluctuar entre 1 a 2%, esto significaque por cada tonelada de mineral extrado, hay entre 10 y 20 Kg. de cobre puro.

MINERALES DE ALTA LEY : Son minerales de venta directa, o fundicin directa, nonecesitan pasar por el proceso de concentracin para ir a fundicin. Por ejemplo: Cuprita,Tenorita, Cacosina y Malaquita.

MINERALES DE BAJA LEY : Por su bajo contenido en cobre de lmina, inferior a 0.8%,necesita de un procedimiento previo de concentracin para ir a fundicin . Por ejemplo:Calcopirita, Crisocola y Calcantina.

Existen dos procedimientos para concentrar el cobre, de acuerdo a la forma como se

encuentra convinado:

SULFURADOS : Tratamiento por flotacin.OXIDADOS : Tratamiento por lixiviacin.

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PROYECTO DE EXPLOTACION

Comprende dos operaciones ntimamente ligadas: perforacin y tronadura.

PERFORACION : Los sistemas de perforacin implicados en la minera chilena son: mtodomecnico, mtodo hidrulica, perforacin trmica y nuevos mtodos como: perforacin porrayos lser, rayos elctricos dirigidos, ondas de choque y energa nuclear.

TRONADURA : Es la fragmentacin de una masa rocosa empleando energa liberada por ladetonacin de un explosivo. Entre los explosivos ms usados se cuenta con : nitritos baseamonio y sodio con un combustible diesel y los explosivos acuosos.

REDUCCION DEL TAMAO

El mineral recin extrado de la mina, es considerado no apto para un tratamientoindustrial, debido al grado de desuniformidad de su granulometra y por ser demasiado grande.Es por tanto necesario reducir el tamao del mineral a un tamao adecuado, lo que se realizaen diferentes etapas, CHANCADO, TRITURACIN y MOLIENDA, segn sea el grado dereduccin deseado.

CHANCADO : Su objetivo es reducir las capas de la mina hasta su tamao adecuado,comnmente pasa por tres o cuatro etapas de chancado.

El chancado primario reduce el material hasta 8", enviando su producto a un acopio dematerial grueso, de all pasa por correas transportadoras a la seccin de chancado secundariodejando el mineral de 4". Luego pasa al chancado terciario que trabaja comnmente en circuitocerrado con una planta de harneos, que acepta el mineral bajo una granulometra requerida,dejando circular el mineral de granulometra mayor.

Finalmente el mineral alcanza un tamao aproximado de 3/8 1/4 de pulgada.

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Ejemplos de chancadores:CHANCADORES DE MANDIBULACHANCADOR PRIMARIO GIRATORIOCHANCADOR SECUNDARIO HIDROCONE 1051CHANCADOR TERCIARIO SYMONS

TRITURACION : Los trituradores reciben el producto de los chancadores y lo reducen a untamao adecuado para alimentar las mquinas usadas en la molienda final. Estas proporcionanun producto de tamao que flucta entre 18 y 6 (mm).

MOLIENDA : El propsito es reducir el tamao del mineral ya sea para producir finos o dejarloen condiciones para un nuevo proceso. La molienda puede hacerse en seco o en hmedo,siendo ms eficiente, la molienda en seco.

La molienda se puede clasificar en :

ETAPA : Utiliza un molino por circuito.

MULTIETAPA : Involucra cualquier combinacin de molinos.

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ETAPA DE CONCENTRACION

Se define al proceso necesario para mejorar la ley de un mineral, eliminando la ganga(material intil). Los sistemas de concentracin dependen del material que se trate, ya seasulfurado (flotacin) u oxidado (lixiviacin).

La extraccin del cobre a partir de sus minerales, se realiza principalmente por dos vasconvencionales que se practican en el campo de la metalurgia extractiva del cobre:

PIROMETALURGIA : FLOTACION / FUNDICION / ELECTROREFINACION

HIDROMETALURGIA : LIXIVIACION/ EXT.POR SOLVENTE / ELECTROOBTENCION

EXTRACCIN DEL COBRE DESDE LOS MINERALES A PARTIR DE PROCESOS DECONCENTRACIN - PIROMETALURGIA

Los procesos fundamentales son :

CHANCADOConsiste en la reduccin sistemtica de la granulometra del mineral. Generalmente estconstituida por tres etapas de chancado, las cuales se clasifican de la siguiente manera :

- Chancado primario : Cuando se tratan bajo tonelajes de mineral se puede utilizar lachancadora de mandbulas ; en cambio, cuando el tonelaje es alto, se debe utilizar lachancadora giratoria.

- Chancado secundario : Se utilizan preferentemente los Symons Standard que poseen una

ventaja debido a la razn de reduccin de tamao y capacidad de tratamiento.

- Chancado terciario : Se utilizan mayormente los Symons cabeza corta, que se diferencian delos anteriores por su capacidad de tratamiento.

MOLIENDA CONVENCIONAL

Es la reduccin de tamaos en molinos rotatorios. La fragmentacin resulta de loschoques y de los impactos de los cuerpos moledores (barras o bolas) sobre el mineral. Lareduccin se realiza agregando agua al molino para formar una pulpa debido a que :

- no produce polvo

- menor consumo de energa que en seco

- fcil transporte de la pulpa

El producto de la molienda es clasificado por medio de un hidrocicln y el tamao ptimoes conducido al proceso siguiente (flotacin o concentracin).

En la actualidad, la molienda autgena o semiautgena se usa cada vez con mayorfrecuencia en el proceso de conminucin de minerales. Como lo indica su nombre, este tipo de

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molienda usa el mineral mismo o slo una parte de los cuerpos moledores como medio demolienda, y se complementa con una etapa de molienda secundaria, molinos convencionalesde boas, en circuito cerrado con clasificadores, lo que permite el adecuado control de la calidaddel oducto final.

FLOTACIN

Hoy en da el mineral de cobre que se extrae contiene un reducido porcentaje de cobresusceptible de ser directamente fundido. La fusin y fundicin de la enorme cantidad de estrilrequerira, de cantidades prohibitivas de combustible. Afortunadamente, el contenido de cobreen el mineral puede ser concentrado, por lo tanto, puede ser econmicamente fundido.

En el proceso de flotacin, a la pulpa clasificada se adicionan reactivos (colectores,modificadores y espumantes). Estos reactivos tornan el mineral de hidroflico a hidrofbico(colectores), los cuales se adhieren a la burbuja de aire (espumante) que forma la espumasuperior (en la espuma se encuentra el cobre recuperado). Posteriormente, la espuma esretirada en forma mecnica hacia una etapa de limpieza, espesado y filtrado, para obtener asel concentrado final. Todo lo que no ha sido colectado se conoce como relave y es enviado aun tranque especialmente construdo para su almacenaje. Dependiendo de la mineraloga delmineral los concentrados pueden variar desde 20% a 45% de Cu.

FUSIN

El objetivo de esta etapa es la formacin de una fase de sulfuro lquido (eje o mata)conteniendo todo el cobre de la carga y una fase de materiales oxidados (escoria) la cual esdesechada con un mnimo contenido de cobre.

La temperatura de fusin es aproximadamente de 1200 C. Para lograr esta temperaturase usan quemadores a petrleo y se inyecta aire durante el proceso.

El eje o mata esta constitudo por sulfuros de cobre y fierro, en cambio la escoria estconstituda por todos los xidos existentes incluyendo mnimos contenidos de cobre. Dentro delhorno se produce la separacin entre estos productos que se realiza por sus pesos (siendo laescoria ms liviana), casi inmiscible. La descarga de la escoria y mata se realiza por sitiosdiferentes y se denomina "sangrado".

La fusin se ha realizado convencionalmente en hornos de reverbero y la tendencia essu reemplazo por hornos ms modernos. Los hornos elctricos se utilizan en empresas dondela energa es econmica. Existen otros procesos de fusin llamados :

"fusin flash", que aprovecha para la fusin del concentrado la reaccin exotrmica delconcentrado de sulfuro de cobre en presencia de oxgeno,

y proceso Convertidor Teniente Modificado, (CTM).

- Horno de Reverbero :son construdoen base a ladrillos refractarios (normalmentede magnesita o cromo magnesita) con un arco fijo (slice) o techo suspendido(magnesita). El horno es calentado por medio de descargas de carbnpulverizado, petrleo o gas natural para producir gases calientes que cubrirn toda

la extensin del horno para fundir la carga.

- Horno Elctrico : en el horno elctrico, la fusin es similar a la que ocurre en loshornos de reverbero excepto que no se utiliza combustible externo. El calornecesario para la fusin es generado por la resistencia de la escoria al paso de unalto amperaje de corriente entre dos pesados electrodos de carbn inmersos en laescoria. Este horno utiliza eficientemente su energa elctrica dado que muy pococalor es arrastrado por el pequeo volumen de gases de SO2 producidos en la

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operacin. Las ventajas de este horno son : una buena flexibilidad de temperaturay un eficiente control de las condiciones de oxidacin, lo que implica bajasprdidas de cobre en las escorias.

- Horno Flash : las ventajas del horno flash son : su escasa necesidad decombustible de hidrocarburos y la facilidad y eficiencia con que el SO2 puede ser

removido de la corriente de gases. Su nica desventaja es la prdida de cobrerelativamente alta en la escoria y finos por escape de gases. Sin embargo, lamayor parte de stos son recuperados por retratamiento.

- Convertidor Teniente Modificado (CTM) : el Convertidor Teniente Modificado,CTM, es un reactor en el cual se realiza la fusin de concentrados de cobre en unbao de mata aprovechando el calor generado por las reacciones exotrmicas deoxidacin de azufre y de formacin de escorias fayalticas.

La mata o eje es una mezcla de sulfuros de cobre y fierro la que se mantiene fundida enestado lquido. Los concentrados son alimentados al reactor por medio de toberas y se inyectaal mismo aire enriquecido en oxgeno para provocar la oxidacin del azufre y del fierrocontenidos en la mata. El transporte de concentrado es por medios neumticos lo que implicaque estos deben estar secos, aunque el CTM tambin puede ser alimentado con concentradoshmedos, para lo cual debe estar habilitado con conductos especiales.

Dos son las principales reacciones qumicas que aportan calor al proceso del CTM. Laprimera es la oxidacin de azufre a anhdrido sulfuroso y la segunda la reaccin deescorificacin que se produce por oxidacin del fierro y posterior combinacin del oxido defierro formado con slice para formar fayalita.

La reaccin en el CTM se efecta hasta oxidar completamente el fierropresente.Entonces se remueve la escoria por un extremo del convertidor y el eje formado por elotro. El eje o mata fundido es alimentado a un convertidor tipo Pierce Smith, donde se forma elcobre blister.

El aire inyectado al CTM se encuentra enriquecido en oxgeno a un 32-34%. Esto origina

la formacin de gases ricos en anhdrido sulfuroso, con concentraciones del orden de un 21%los que una vez enfriados y diluidos con aire se utilizan en la fabricacin de cido sulfrico.

El convertidor Teniente Modificado es un importante aporte chileno a la tecnologa deproduccin del cobre, que permite disminuir costos debido al menor consumo de combustible yreducir la contaminacin por un efectivo tratamiento de los gases generados en el proceso, losque se utilizan en la produccin de cido sulfrico.

CONVERSIN

La conversin de cobre consiste en la oxidacin con oxgeno (aire) del eje o mata delproceso anterior, obtenindose como producto cobre blister.

El eje es vaciado en el convertidor, introducindose el aire durante el proceso por unalnea de toberas instaladas a lo largo del manto. El proceso de conversin es autgeno, esdecir, no requiere de quemadores para su funcionamiento, el calor es generado por laoxidacin del fierro y los sulfuros.

En este proceso se agrega fundente (slice :SiO2) para evitar la formacin de lamagnetita, que es perjudicial para el convertidor.

La conversin es llevada a cabo en dos etapas :

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Eliminacin de FeS o etapa de formacin de escoria

2FeS + 3O2 + SiO2 2FeOSiO2 + 2SO2 aire fundente fayalita

- Formacin de cobre blisterCu2S + O2 2Cu + SO2

aire

La formacin del cobre no se materializa hasta que la mata contenga menos de 1% deFe. En la prctica, el convertidor es cargado con la mata en varias etapas, cada una de ellasseguida de oxidacin parcial y remocin de la escoria, producindose una acumulacin deCu2S en el convertidor con un soplado final para la formacin de cobre.

El producto de la conversin es el cobre blister conteniendo alrededor de 0.02 - 0.1% deazufre. La escoria del convertidor contiene 2 - 10% de cobre, el que es posteriormenterecuperado (es cargado al horno de fusin).

REFINACIN A FUEGO

En esta etapa las impurezas que an contiene el cobre blister son eliminadas mediantela refinacin a fuego, y el metal que resulta de esta operacin se moldea en forma de nodosque contienen un 99,5% de cobre.

ELECTROREFINACIN

El cobre blister producido por los procesos ya mencionados es transformado en nodosque posteriormente se refinan electroqumicamente para la produccin de ctodos de altapureza (99,99% Cu), adecuados para la utilizacin elctrica y otros usos.

La electrorefinacin consiste en la disolucin electroqumica de nodos de cobre impuros

y en la depositacin de cobre puro en ctodos de cobre. El electrolito es una solucin acuosade cido sulfrico que contiene pequeas cantidades de cloro. Muchas de las impurezas(metales como plata, oro, bismuto, plomo, platino y estao) de los nodos son insolubles en elelectrolito y pasan a formar lo que se denominan barros andicos.

Las reacciones que ocurren en este proceso son :

Cu0 Cu+2 + 2e (andica)

cobre impuro

Cu+2 + 2e Cu0 (catdica)

cobre puro

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El ctodo de cobre refinado electrobtenido o electrorefinado es el "commodity" de cobrerefinado que luego es transformado en productos semielaborados o finales de cobre, talescomo alambrn, alambres, cables, tubos, laminados, etc.

En el caso de los minerales sulfurados, las operaciones que se realizan en detalle son:

- CHANCADO,MOLIENDA Y CLASIFICACION

- FLOTACION O FLOTACION DIFERENCIAL

- CONCENTRACION (ESPESADOR)

- FILTRACION O ELIMINACION DE HUMEDAD

- FUSION

- CONVERSION

- REFINACION A FUEGO

- ELECTROREFINADO

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PROCESO PLANTA DE CONCENTRACION POR FLOTACION

El mineral sulfurado pasa por el proceso de chancado, luego una molienda hmeda pormedio de molinos de bolas y barras, disgregando el material en partculas microscpicas.

Posteriormente se separa el mineral Cu de la mena, para ello el mineral se pasa aestanques o celdas de flotacin, donde se hace burbujear aire desde el fondo del recipiente, elmineral con la ayuda de colectores y espumantes se adhiere a las burbujas subiendo a lasuperficie.

Se extrae el mineral de cobre, permaneciendo en el fondo las colas (partculas de losestriles) que son extradas por la masa de agua y llevadas a estanques de relave.

Lo que se obtiene en la superficie es concentrado de cobre con una ley de 20 a 35%, congran cantidad de agua. Parte de la cual se elimina en un gran estanque cilndrico, provisto deaspas giratorias llamado Espesador, donde se obtiene un producto de 60,5% de slidos.

Posteriormente son filtrados, eliminando gran parte de la humedad. Con esto se han separadolos sulfuros de cobre mojados, los cuales se secan en : canchas de secado al sol o en cilindrosgiratorios secados a fuego directo. Con un producto final de 9.5% de humedad.

El concentrado de cobre se trata por procesos pirometalurgicos donde se funden y luegorefinan para recuperar un cobre blster o cobre refinado.

Finalmente el metal es moldeado en forma de nodos y procesados en las refineraselectrolticas.

COLECTORES : Son reactivos qumicos usados para mejorar el rendimiento de laflotacin. Los colectores son absorbidos por la superficie del slido que se deseaflotar, formando sobre el capas finas que modifican su mojabilidad.

Ejemplo : Aereoflats (del tipo H-S-P-(OR)2, donde R puede ser un metilo, cresilo ofenilo).

ESPUMANTES : Su objetivo es impedir que las burbujas de aire se junten con lasuperficie del agua, destruyendo la espuma.

Ejemplo : Alcoholes alifticos (pesados), Cresoles, etc...

EXTRACCIN DE COBRE DESDE LOS MINERALES A PARTIR DE PROCESOSHIDROMETALRGICOS

La hidrometalurgia puede definirse como la rama de la metulurgia extractiva quecomprende todos los procesos de obtencin de metales a partir de reacciones que tienen lugaren fases acuosas.

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Los procesos fundamentales son :

LIXIVIACIN

Consiste en la disolucin parcial o total de una fase slida con el objeto de recuperaralguna especie til contenida en ella. Reaccin general de la lixiviacin usando cido sulfrico :

Mineral oxidado + H2SO4 CuSO4 + Algo

Mtodos de Lixiviacin

- Lixiviacin Lecho Fijo o Percolacin

- Lixiviacin in situ: consiste en la extraccin de metales desde minerales, mediante elpaso de soluciones a travs de un cuerpo mineralizado (permeable) o confracturas inducidas por fludos inyectados a presin. Si el yacimiento ha sidotronado para fracturar el mineral, o si existen labores mineras tales como galeras,bloques hundidos y crteres, el mtodo de lixiviacin aplicado se denomina inplace. Las instalaciones consisten en pozos de inyeccin y de recuperacin de

soluciones, la seleccin de los materiales para tuberas, bombas sumergidas ymaterial de apoyo depende del tipo de solucin lixiviante a emplear(preferentemente cido sulfrico).

- Lixiviacin en botaderos : consiste en lixiviar desmontes o sobrecarga de minas a rajoabierto. Los botaderos son de grandes dimensiones y tienen aplicacin paraminerales de leyes marginales, para los cuales no es rentable una operacin dechancado anterior. Desde el punto de vista de la granulometra, normalmente elmaterial acumulado en botaderos incluye desde bolones con dimetros mayores a1 metro hasta partculas finas. La recuperacin es baja (20 - 30%) y el tiempoinvolucrado en estas recuperaciones es largo (aos). Las soluciones normalmenteempleadas en lixiviacin de minerales de cobre son soluciones cidas que seforman naturalmente por efecto de la oxidacin de sulfuros. Para la recoleccin desoluciones que emergen del botadero se utilizan piscinas construidas en el

terreno.

* Lixiviacin por agitacin: el mineral extrado es previamente chancado, o chancado yaglomerado, previo al descargo de las pilas y el tiempo de lixiviacin esta dado endas o, en algunos casos, meses. Las pilas se depositan en reas que se hanpreparado especialmente. La granulometra empleada es funcin del grado deliberacin de las especies de inters, de la recuperacin objetivo y del readisponible.

- Lixiviacin por Agitacin

Se utiliza preferentemente para minerales de leyes muy altas o que produzcan muchocontenido de finos que impiden la lixiviacin por percolacin.

En este mtodo, el mineral se muele formando una pulpa, la que es lixiviada en equiposagitadores. Las recuperaciones son ms altas y en menor tiempo (horas).

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- Lixiviacin Thin Layer

Es una modificacin de la lixiviacin en pilas y la gran diferencia radica en lagranulometra de trabajo (dimetro menor o igual a 1/2"). Para ello resulta ventajoso utilizar uncurado con cido sulfrico concentrado que permite acelerar la cintica de extraccin del cobre.(Hay procesos actuales que se saltan la etapa de curado). Adems, las partculas finas

generadas en el chancado se aglomeran alrededor de las gruesas mejorando la permeabilidadlquida del lecho.

Mediante este proceso se recuperan los sulfuros, por lixiviacin bacteriana, proceso enque la extraccin se efecta mediante microorganismos.

- Agentes lixiviantes

- cidos Inorgnicos

Los cidos usados son : SULFRICO, NTRICO Y CLORHDRICO.

- Bases

La base usada es : HIDRXIDO DE AMONIO.

- Agentes Oxidantes

Los agentes oxidantes ms usados son : OXGENO Y IN FRRICO.

THIOBACILLUS FERROOXIDANS (lixiviacin bacteriana).

- Agentes Acomplejantes

Los agentes usados son : AMONACO, SALES DE AMONIO, CIANUROS,CARBONATOS Y CLORUROS.

NOTA : El agente oxidante por excelencia es el oxgeno, pero debido a su baja solubilidad esreemplazado por el in frrico. El cido sulfrico es el medio para crear la condicin oxidante.

CONCENTRACIN - PURIFICACIN

La solucin rica producida por la lixiviacin, que ha sido separada de los slidosresiduales, puede necesitar una etapa de concentracin-purificacin antes de proceder a larecuperacin del metal.

Procesos de Concentracin - Purificacin

- Extaccin por Solventes (SX)

Es el proceso en el cual una solucin acuosa, solucin rica, se pone en contacto con unafase orgnica, inmiscible, que a su vez contiene un reactivo selectivo que es capaz de extraerhacia esa fase el metal de la fase acuosa. Esta reaccin es reversible, de modo que el metalpuede ser reextrado subsecuentemente hacia otra fase acuosa ms concentrada y purarespecto del metal, mientras paralelamente el reactivo orgnico es regenerado para serutilizado nuevamente.

Al operar un circuito SX se debe poner en contacto ntimo la solucin rica con el reactivoque contiene la molcula extractante de gran afinidad por el in metlico. Este in se transfiere

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de la fase acuosa a la fase orgnica a travs de la interfase de los lquidos inmiscibles. Lamezcla se produce por agitacin, se deja decantar separndose en dos capas. En la capaorgnica llamada orgnico cargado queda retenido el in metlico en forma de un complejorgano-metlico. La fase acuosa (refino) es la solucin libre del metal extrado.

La reaccin general es la siguiente :

CuSO4 + 2RH R2-Cu + H2SO4

Entre las principales aplicaciones de la SX se pueden sealar las siguientes :

- Transferir selectivamente un metal especfico desde una fase acuosa a otra, paraproceder a la recuperacin como especie comerciable.

- Purificar soluciones mediante la remocin selectiva de impurezas.

RECUPERACIN DE LOS METALES

Precipitacin de Metales

La precipitacin de metales es la etapa de recuperacin del metal desde la solucin quelo contiene, con un grado de impureza que lo hace comerciable.

Este tipo de precipitacin se caracteriza por ser una precipitacin qumica, con reduccindel metal, desde un estado de oxidacin estable en solucin a su estado metlico, o bien, uncompuesto slido estable.

Por ejemplo la precipitacin de cobre desde soluciones, mediante chatarra de fierro cuyareaccin general es la siguiente :

Fe + CuSO4 ==> Cu0 + FeSO4

Electrobtencin

Se basa en el hecho de hacer pasar corriente elctrica a travs de una solucinpurificada por tcnicas de extraccin por solvente la cual contiene iones metlicos (Cu++),producindose una descomposicin de la solucin, depositndose la especie metlica en unelectrodo (ctodo).

La descomposicin de la solucin procede cuando se aplica una diferencia de potencial ala solucin. El consumo normal de energa es funcin directa del cobre depositado,2000kWh/ton.

El proceso se realiza en celdas de electrodepositacin. La reaccin neta que ocurre encada celda es la siguiente :

Cu+2 + H2O = Cu0 + 2H+ + 0.5O2

El cobre obtenido por este proceso es de una pureza del 99,99% de Cu y sus impurezasms relevantes son el azufre y el oxgeno. La contaminacin por plomo proveniente del nodose minimiza mediante el buen control operacional de la corriente empleada y de la secuenciadel desborre de celdas. Sin embargo, el cobre electrobtenido es adecuado para todo uso,incluidos los usos elctricos de mayor demanda.

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TIPOS DE LIXIVIACION

LIXIVIACION DE OXIDOS : Los minerales oxidados responden eficientemente a su disolucin,la lixiviacin cida usa el H2SO4, debido a su gran disponibilidad, relativamente barato y

porque su manipulacin no es muy problemtica. Se obtiene de esta reaccin sulfato de cobre,al cual se le aplica corriente continua para obtener el cobre fino.

LIXIVIACION ACIDA DE MINERALES OXIDADOS DE Cu

LIXIVIACION ACIDA DE MINERALES OXIDADOS DE C u

BATEAS : MINERAL INUNDADO

H2 SO4 / H2O

Cu SO4

H2 O/H2 SO4

PILAS : PERCLORADO

Cu SO4

Aunque tradicionalmente la lixiviacin se aplica a minerales oxidados, los progresos en lahidrometalurgia se reflejan, para el caso del cobre, en la lixiviacin de los sulfuros de cobre.

LIXIVIACION DE SULFUROS : Este proceso se ha logrado por el uso de tcnicas de lixiviacina minerales de baja ley y a la aplicacin de la extraccin por solventes, para purificar yconcentrar las soluciones de cobre.

En general, los sulfuros son refractarios (reacios) a la lixiviacin con cido o bien conbase. Por lo cual se usan agentes oxidantes fuertes y condiciones extremas como altaspresiones y temperatura.

Ejemplo de oxidantes son : O2, ion frrico, el HNO3.

Ejemplo de procesos nuevos, para minerales sulfurados, son la lixiviacin bacteria y lalixiviacin amoniacal, que disuelven los sulfuros de cobre.

LIXIVIACION AMONIACAL: Este proceso usado en Escondida, lixivia sus concentrados sloparcialmente. El concentrado compuesto principalmente por Calcosina (Cu2S), es lixiviada conamoniaco transformando la especie en Covelina (CuS), la cual pierde un tomo de cobre, elque pasa a la solucin como catin amino cprico.

LIXIVIACION BACTERIAL : En los aos 50 se descubre la presencia de microorganismos queprovocaron, procesos de lixiviacin natural, debido a la contaminacin cida que se produjo enel suelo de una mina de carbn en Virginia.

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Posteriormente se comprob la ventaja de aplicarla para recuperar cobre de baja ley,que se encuentran en botaderos y pilas.

En la actualidad se conoce entre 10 a 15 bacteria que participan en la lixiviacin delcobre, de las cuales las estrellas son: el Thiobacillus Ferrooxidans, Leptospirillum Ferrooxidansy Thiobacillus Thiooxidans.

El thiobacillus ferroxidans es una bacteria auttropo, que obtiene su energa de la

oxidacin del fierro y azufre, de forma bacilar y dotado de movimiento.El hbitat de esta bacteria es muy poco hospitalario acta a : alta concentracin demetales, alta concentracin de H2SO4 y a veces a temperaturas mayores de 50C.

La accin qumica de las bacteria ocurre por dos vas:

DIRECTA : Esta lixiviacin comprende el ataque enzimtico de las bacterias sobrecomponentes del mineral susceptibles a la oxidacin.

INDIRECTA : el microorganismo ataca la estructura molecular del mineral. Se produce unaoxidacin del in ferroso al in frrico, que recciona con el mineral de cobre generado cobresoluble.

Las bacterias lixiviantes tienen la ventaja de que no liberan gases txicos y requiere depoca energa. Pero la desventaja que al generar cido, estas bacterias podran escaparse delas faenas mineras y acidificar lugares no deseados.

LIXIVIACION BACTERIANA DE MINERALES SULFURADOS DE Cu

LIXIVIACION BACTERIANA DE MINERALES SULFURADOS DE Cu

Cu SO4SO LUCION

H2 O/H2 SO4

BACTERIAS ADHERIDAS AL MINERAL

AIREO2

O 2

AIRE (O2)

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METODOS DE LIXIVIACION

Los mtodos de lixiviacin se dividen en dos grandes grupos. Los llamados de lecho fijoy los de lecho dinmico.

METODOS DE LECHO FIJO

- LIXIVIACION IN SITU : Se utiliza para minerales de baja ley que estn altamentefracturados o porosos.

- LIXIVIACION EN PILAS O BOTADEROS : Se utiliza para minerales de baja ley yrelaves o escoria que deben ser transportadas a canchas de baja permeabilidad.

- LIXIVIACION POR PERCOLACION : El material a lixiviar por este mtodo no requierede molienda. El mineral tiene una granulometra entre 10 a 20 mm.

METODOS POR LECHO DINAMICOEn estos casos el mineral que se est lixiviando est suspendido en la solucin lixiviante,

de tal forma que cada partcula est rodeada de solucin. Por esta razn se habla de lixiviacinpor agitacin. El material en este mtodo es una mezcla de solucin y mineral, que recibe elnombre de pulpa.

CUADRO RESUMEN DE EMPRESAS CONSIDERADAS EN ESTE TRABAJO

MINERA TIPO DE SOC. PRODUC. Cu FINO LIXIVIACION TIPO DE Cu

ESCONDIDA PRIVADA 80.000 T/Ao AMONIACAL SULFURAD

EL ABRA MIXTA 33 M T/Ao ACIDA OXIDADO

LO AGUIRRE PRIVADA 15.000 T/Ao QCA-BACTERIANA OXID-SULF

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PROCESOS DE MANUFACTURA

Las aleaciones de cobre se pueden elaborar utilizando la totalidad de los variadosrecursos que emplean las industrias metal mecnicas :

Fundicin directa, en lingotes o continua

Extrusin

Laminacin

Trefilado

Estampado y embutido

Repujado

Mecanizado (trabajado con desvirutamiento)

Electro-erosin

Mecanizado qumico

PulvimetalurgiaGalvanoplastiaElectrodeposicinBaos de recubrimiento no elctricos

Recubrimiento por vaporizado

Depositacin electromagntica (sputering)

FUNDICIN

El trabajo de aleaciones por fundicin consiste en calentar el metal hasta derretirlo yluego vaciarlo en un molde o a un sistema de solidificacin contnua, en que la propia barra quese va formando cierra el molde de paredes refrigeradas por abajo, permitiendo un retirocontinuo del material.

Los moldes pueden ser el negativo de una pieza de formas intrincadas que as sepueden conformar directamente.

La otra alternativa es que correspondan a lingotes de distintas formas que luego secontinuan conformando por procesos de deformacin plstica.

El calentamiento del metal para licuarlo se puede hacer en hornos de cubilote, crisol encrisoles calentados con llamas o por induccin y de arco elctrico.

El moldeo de piezas puede hacerse en distintos tipos de moldes, desechables opermanentes. El vaciado en molde permanente se puede hacer al aire, bajo vaco y con altapresin.

Existen ruedas de moldeos para barras de cobre, para laminacin de alambre (wirebars),tcnicas ms modernas emplean los sistemas de moldeo contnuo, SCR, que funcionan a basede una rueda-molde refrigerada en rotacin.

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EXTRUSIN

La extrusin consiste en moldear o dar un perfil a barras metlicas forzando al materialen estado pastoso a pasar a travs de una tobera o dado con la seccin transversaladeacuadas, empujando con un pistn.

LAMINACIN

En la laminacin, el metal es adelgazado o cambiada su seccin transversal al serforzado a pasar entre 2 rodillos cuyos mantos cilndricos distan menos que el espesor delmaterial.

La laminacin se hace por etapas sucesivas y moderadamente son cada vez mscomunes los trenes laminadores continuos con varios laminadores en serie. Se hacen tambinterrajados por laminacin o perforaciones axiales de varillas para conformar pretubos sincosturas. Este es el principio de fabricacin de los tubos Mannesmann

TREFILACIN

Varios perfiles de barras y tubos se terminan en un proceso en fro que consiste en unadelgazamiento por estirado y traccionado a travs de una matriz convergente, (eltraccionamiento es su diferencia fundamental con respecto a la extrusin en que se empuja elmaterial a travs de la matriz)

El nombre en ingls drawing, de este proceso, hace nfasis en el estiramiento que esparte integrante del proceso. El nombre en castellano "trefilacin" seala una de lasaplicaciones fundamentales de este mtodo que es la fbrica de alambres.

Trefilacin tambin es parte de los procesos de fabricacin de tubos en suadelgazamiento a su medida final.

ELABORACION POR REMOCIN

(de material por procesos abrasivos, qumicos, electroqumicos, elctricos o haces de altaenerga)

En vez de eliminar el material por desvirutamiento, se le puede sacar como polvo, comoocurre en el esmerilado, disolvindole con un cido o evaporndolo localmente. Esta ltimaaccin la ejerce en primer lugar la chispa elctrica entre una pieza (que se desea trabajar) yuna herramienta unidas a polos opuestos en un circuito de corriente continua.

Los procesos abrasivos son capaces de producir superficies pulidas de alto brillo yestrechas tolerancias dimensionales. Estos procesos son esencialmente procesos de acabadoaunque tambin se usan mtodos abrasivos para remover cantidades apreciables de material.

Los mtodos de mecanizado qumico y elctrico son particularmente adecuados paramateriales de difcil elaboracin. Ellos involucran fuerzas, altas temperaturas, esfuerzosresiduales que comprometen las propiedades mecnicas del material. Sin embargo, puedenafectar las superficies produciendo irregularidades que deprimen la resistencia a la fatiga. Estees el caso de la elaboracin por electroerosin.

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MAQUINABILIDAD

La capacidad de un material de ser trabajado por procesos con desvirutamiento se llamamaquinabilidad

Existe una serie de procesos de manufactura en que el conformado se logra

principalmente por arranque de material en forma de virutas mediante herramientas queposeen un filo cortante.

Entre estos procesos podemos mencionar el taladrado, el torneado, el cepillado y elfresado. El terrajado (o corte de hilo) es otro proceso con desvirutamiento.

PULVIMETALURGIA

Tambin se fabrican piezas de cobre y aleaciones de cobre por prensado y sinterizacinen caliente de polvos.

Estos polvos se fabrican por atomizacin de cobre fundido o por precipitacin qumica oelectroqumica a partir de una solucin acuosa de sales de cobre. Los polvos secos yclasificados por tamao se comprimen en moldes y luego se calientan los comprimidos atemperaturas elevadas inferiores a la temperatura de fusin. De este modo se logran buenastolerancias dimensionales que hacen innecesario en ocasiones, la elaboracin posterior pormecanizado.

La pulvimetalurgia permite as, en principio, obtener en forma muy econmica piezascuya elaboracin por mtodos convencionales es de costo ms elevado. Tambin permite lapulvimetalurgia, obtener piezas especiales no posibles de fabricar por mtodos convencionalesy materiales nuevos.

Entre los primeros deben mencionarse los bujes porosos para descansos y bujes debronce grafitado, ambos usados en descansos autolubricantes. Un material nuevo obtenido poresta va es el cobre endurecido por dispersin con fines particulares de almina o de carburode tantalio. Los primeros ya se producen comercialmente desde hace algunos aos.

GALVANOPLASTIA

Es asimismo posible conformar el cobre por depositacin electroltica en un moldeconductor, por ejemplo de grafito. As se obtienen, incluso en grandes medallas que luegoparecen acuados, que reciben el nombre de galvanos . Existen patentes y prcticasindustriales que aplican la depositacin electroltica para la obtencin directa de productos decobre semielaborados.

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MINA DE COBRE "LO AGUIRRE"

UBICACION GEOGRAFICA : La mina Lo Aguirre est ubicada a 30 km. de la ciudad deSantiago en el camino de Santiago a Valparaso.

TIPO DE MINERAL : Es un yacimiento de rocas porfirtas (rocas duras y compactas)

alternadas con aglomerados volcnicos y brechas porfricas. La mineralizacin se produjo enandesitas porfricas, lavas porfricas vesiculares y brechas finas. En la parte superior se haoxidado ( malaquita y crisocola), pasando a la zona sulfurada de: bornita, digenita, calcosina,covelina y en menor cantidad calcopirita y pirita.

OPERACIONES DE EXTRACCION

Lo Aguirre es una mina a rajo abierto. El mineral extrado se reduce en el proceso dechancado en tres etapas, utilizando para ello un chancador de mandbula en la etapa primaria yde cono en las etapas secundaria y terciaria. El trabajo se realiza en circuito cerrado en unaplanta de harneos.

El material proveniente de la planta de harneos, es luego llevado a canchas de acopio

de material fino. Por medio de correas transportadoras pasa al estanque con H2SO4concentrado y luego a las canchas de lixiviacin.

En las canchas de lixiviacin se llevan a cabo dos tipos de lixiviacin, siendo estas, lalixiviacin qumica y lixiviacin bacteriana. Esta tecnologa desarrollada en los aos 80 espatentada y posteriormente comercializada, por la empresa.

De la lixiviacin se genera una solucin de bajo contenido en cobre, que pasa al procesode extraccin por solvente, donde el cobre es separado selectivamente de las numerosasimpurezas, mediante el contacto con un reactivo del tipo orgnico, como una Oxima selectivapara cobre, diluida en una variedad de kerosene de bajo contenido aromtico.

Finalmente, el electrolito enriquecido en la planta de extraccin, es bombeado a la plantade electrorrecuperacin, donde cada celda electroliticas est provista de 61 nodos de aleacinde plomo y para 60 ctodos, obtiendose de esta forma los ctodos de cobre, de 99.98% de

pureza.DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE PRODUCCION

Alimentador Chancador-Primario-Secundar.-Terciario

AcopioFino

Lixiviacinbacteriana

Extraccinpor solvente

Solucin pobre

Solucinrica

Electrlitorico en Cu

Celdas Electroliticas

MINA

Ctodos de Cu99.98%

FIG : 6 EXTRACCION DE Cu, MINA LO AGUIRRE

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MINA DE COBRE "EL ABRA"

UBICACION GEOGRAFICA : A 105 km. al norte de Calama, y a 4.000 m sobre el nivel del

mar, en la II Regin de Chile, est naciendo esta nueva mina de cobre .

TIPO DE MINERAL : El cuerpo mineral corresponde a un depsito de cobre porfrico,constituido por xidos en superficie, una zona intermedia mixta de xidos y sulfuros y en laparte inferior, por sulfuros. Los minerales predominantes en la zona de xidos son: crisocola ypseudomalaquita, con cantidades menores de tenorita y brochantita.

OPERACIONES DE EXTRACCION

La primera etapa en el proceso es la explotacin a Rajo Abierto, que comprende lasetapas de perforacin, tronadura, carguo y transporte.

El mineral extrado de la mina es reducido de tamao por tres chancadores, primero un

chancador primario ubicado a un costado del rajo, donde la roca extrada es llevada encamiones hasta la tolva de alimentacin del chancador para posteriormente ser trasladada alrea de acopio, mediante una correa transportadora de 15 km. de largo, donde se almacena.Posteriormente pasan al chancado secundario y terciario, donde se obtiene mineral congranulometra final de 19 mm.

Para proteger la salud de los trabajadores y minimizar el impacto sobre el medioambiente el proyecto contempla instalaciones de elementos supresores y colectores de polvoen las etapas de chancado y en los puntos de transferencia de mineral.

La roca desmenuzada y molida en la etapa de chancado, se somete a un proceso previode aglomerado y curado con cido en tambores rotatorios, mediante la adicin de H2SO4 yagua. Esta etapa permite mejorar las caractersticas del percolado y cintica de disolucin delcobre desde el mineral.

En las condiciones anteriores el mineral se lixivia con solucin cida distribuida sobre laspilas mediante una red de tubos de irrigacin por goteo. El tiempo de lixiviacin ser de 45das. Obtenindose una solucin rica en cobre.

Seguida de la etapa de lixiviacin, se utiliza extraccin por solventes donde la solucinrica en cobre y las impurezas, se someten a un proceso de intercambio inico. El cobre pasa auna solucin de electrlito de alta concentracin de cobre y libre de impurezas. La solucinpobre o de refino retorna a la lixiviacin.

La planta de extraccin contempla cuatro trenes de extraccin. Cada tren cuenta con dosetapas extraccin, dos etapas de reextraccin y una etapa de lavado orgnico. Las celdasutilizadas son del tipo mezclador-decantador.

El electrlito rico en cobre, se filtra reteniendo los arrastres de orgnico y slidoscontenidos en l, los que vuelven a la etapa de lixiviacin. El electrlito rico, se conduce a las

celdas de electroobtencin donde se producirn lminas de cobre o ctodos, con una purezade 99,99%.

Se contempla una nave de electroobtencin compuesta por 680 celdas, cada una con 66ctodos de acero inoxidable y 67 nodos insolubles de Pb-Ca-Sn. El ciclo de cosecha dectodos se proyecta en siete das.

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REACCION QUIMICA DE LIXIVIACION

TENORITA : CuO + H2SO4 ===== CuSO4 + H2O

CRISOCOLA : CuSiO2 2H2O + H2SO4 ===== CuSO4 + SiO2 + 3H2O

DIAGRAMA DE FLUJO PROCESO DE PRODUCCION

Chancado-Primario

-Secundario-Terciario

Aglomerado yCurado

Lixiviacin45 das

Extraccin porSolvente

Electroobtencin

Filtracin

MINASpresores ycolectores

H2SO4

H2O

Soluc. rica

Elect. rico

Refino

Impurezas

Elect. rico

Ctodo de Cu99.99%

EXTRACCION DE Cu, MINA EL ABRA

de polvo

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MINA DE COBRE "ESCONDIDA"

UBICACION GEOGRAFICA : Minera Escondida est ubicada en la II Regin de Chile, en eldesierto de Atacama, aproximadamente a 70 km. al Sureste de la ciudad de Antofagasta.

TIPO DE MINERAL : Es un yacimento de cobre porfrico relacionado con intrusionesmagmticas porfricas (30 a 35 millones de aos de antigedad). El cuerpo mineralizado fuelixiviado naturalmente por aguas metericas, la solucin de cobre se transporto a sectores msprofundos, precipitando luego como sulfuros de cobre (calcosina y covelina).

OPERACIONES DE EXTRACCION

Se utiliza extraccin a Rajo Abierto, con palas elctricas y camiones tolva. El mineralextrado pasa por el proceso de chancado y molienda (primaria y secundaria). En la moliendaprimaria se utilizan molinos semiautgenos y molinos de bolas para molienda secundaria.

La seccin de flotacin, comprende 90 celdas de flotacin primaria, 30 celdas deflotacin secundaria y 10 columnas de flotacin de limpieza, estos procesos permiten obteneruna pulpa de concentrado de cobre de aproximadamente 44% de pureza.

En la etapa siguiente pasa al espesador aumentando su consistencia a 60%. Acontinuacin es enviado a travs de tuberas de 165 km. de largo hasta la planta Coloso, dondepasa por tres filtros, obtenindose una torta de 14% de humedad. Por sistema de correas estransportado al almacenamiento.

Posteriormente se lava con agua desmineralizada para remover los cloruros, tanto elfiltrado como el rebalse retornan al espesador.

El concentrado de cobre ( queque ) pasa a la etapa de lixiviacin amoniacal, la que actabajo condiciones de oxidacin, el oxigeno es obtenido desde el ambiente. Esta reaccin es detipo exotrmica y para mantener constante la temperatura en aproximadamente 44C, esenfriada con agua de mar.

En la extraccin por solvente, la solucin enriquecida como tetramin cprico y cantidadesdespreciables de impurezas, se lleva a cabo un "intercambio medio" ( bsico a cido), entre elcomplejo y la solucin cida de CuSO4 requerida para la electroobtencin.

Finalmente, en la electroobtencin, se cuenta con 260 celdas y cada una consta de 60 ctodosy 61 nodos, se obtienen los ctodos de cobre de 99,999% de pureza.

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REACCIN QUIMICA EN LA LIXIVIACION AMONIACAL

CuS + 4NH3 + 2 O2 ====== ( Cu (NH3)4 )2+

DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE PRODUCCION

MINAReduccin de Tamao

-Chancado-Molienda

Recuperacinagua derelaves

Flotacin

Planta de filtros(queque 14% H)

EXTRACCION DE Cu, MINA ESCONDIDA

Extraccinpor solvente

LixiviacinAmoniacal

Plantade Ctodos

Espesador

Trat. de agua

Refrig. agua

O2

Solucinrica

Solucinpobre

Electlitorico

Ctodos deCu de99.999%

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EL COBRE Y EL MEDIO AMBIENTE

El gran crecimiento experimentado por la industria y la poblacin del mundo ha dadoorigen a una serie de problemas ambientales siendo los principales la polucin de la atmsfera,la contaminacin del agua y la produccin de residuos o desechos slidos.

La industria cuprfera se ha esforzado en resolver estos problemas por medio del controlde emisin de contaminantes gaseosos o finamente particulados, la proteccin del agua y ladisposicin adecuada de residuos slidos.

CONTROL DE EMISIN DE GASES Y HUMOS

El control de emisin en los procesos pirometalrgicos, se efecta principalmenteremoviendo los contenidos de azufre y dixido de azufre en los gases y recuperando los slidosque se encuentran en los humos de fundicin. El azufre es el principal problema de losprocesos pirometalrgicos y su emisin ha sido controlada en gran parte por medio de unaadecuada recuperacin y su utilizacin en la produccin de cido sulfrico. Los polvoscontenidos en los humos se separan en modernos sistemas de limpieza de gases, tales comolos separadores electrostticos, filtros de manga, ciclones y lavadores hmedos y sonreciclados al proceso para recuperar el contenido metlico. Otro elemento contaminante queaparece en algunos minerales es el arsnico, el cual es removido por volatilizacin comotrixido de arsnico en algunas operaciones pirometalrgicas y recuperado, filtrando los humosde fundicin.

PROTECCIN DEL AGUA

Los procesos pirometalrgicos generalmente no originan aguas contaminadas a partir delproceso de produccin del cobre, pero s utilizan grandes cantidades en refrigerar hornos ymquinas de moldeo. Esta agua no se contamina por impurezas qumicas y en general esreciclada dentro del proceso despus de ser enfriada. Actualmente la casi totalidad de lasplantas utilizan circuitos cerrados de agua de refrigeracin.

En los procesos hidrometalrgicos se presenta el riesgo de contaminar el agua. Lassoluciones descartadas cuando no pueden ser recicladas son sometidas a tratamientos para sudescontaminacin, los que consisten en la neutralizacin y precipitacin de los contaminantesqumicos, principalmente aniones portadores de azufre y cationes de metales pesados. Coneste objeto se utiliza la cal que es un excelente precipitante la que inmoviliza el ion sulfatoproducido en los procesos de extraccin hidrometalrgica con cido sulfrico, precipitndolocomo yeso impuro inerte, el cual puede ser almacenado en depsitos.

DISPOSICIN DE RESIDUOS SLIDOS

Los residuos slidos se manejan adecuadamente por reciclado, por su utilizacin parapreparar otros productos tiles, o por almacenamiento en depsitos.

Como ejemplo de reciclado se encuentran las cenizas contenidas en los humos, las cuales sonrecuperadas, aglomeradas y devueltas al proceso. En algunos casos cuando estos polvoscontienen zinc son procesados en hornos especiales para recuperar este metal.

En algunas fundiciones se comercializan las escorias despus de un tratamientoadecuado, ya sea como material de construccin o para usos agrcolas para mejorar sueloscon deficiencias en cobre. En este caso se usan escorias granuladas que contienen menos de0,8 % de cobre el cual es agregado al suelo como micronutriente.

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EL COBRE EN LA SALUD HUMANA

EL COBRE Y LA VIDA

El cobre es uno de un pequeo grupo de elementos que en pequeas cantidades son

esenciales para la vida humana, los animales y plantas superiores, aunque es txico en bajasconcentraciones para ciertas formas inferiores de vida, como las algas y los hongos. Comomicroelemento en los seres humanos y animales es imprescindible en procesos de oxidacin ycomo portador de oxgeno, siguiendo en importancia solamente al fierro. En animalessuperiores es responsable de los procesos de oxidacin y se encuentra presente en algunasprotenas tales como fenolasa, galactosa oxidasa, hemocianina, dismutasa - superxido,ceruloplasmina, tirosinasa, monoamina - oxidasa y dopamina -b- hidroxilasa. El cobre estambin necesario en procesos como la fotosntesis de las plantas y en otros procesos deoxidacin en los vegetales. De aqu que deficiencias en cobre en suelos y alimentos originaproblemas a los animales y a las plantas, de modo que en estos casos es necesario agregareste elemento como micronutriente. Como todos los elementos y compuestos tiene un umbraldespus del cual es txico, por esto su dosificacin debe ser bien controlada.

EL COBRE EN EL CUERPO HUMANO

Como el cuerpo no puede sintetizar cobre es necesario que la dieta humana loproporcione en forma regular para su absorcin. Los adultos contienen entre 1,4 y 2,1 mg. decobre por kilogramo de peso, de manera que una persona que pese 60 kg. contieneaproximadamente un dcimo de gramo de cobre en su cuerpo. Esta cantidad es pequea peroesencial para una vida saludable puesto que el cobre junto a las aminas, cidos grasos,enzima, protenas y vitaminas son necesarios para los procesos metablicos normales.

El cobre se combina con ciertas protenas para producir enzimas que actan comocatalizadores que ayudan a un gran nmero de funciones corporales. Algunas proporcionanenerga requerida para reacciones bioqumicas, otras se requieren para la transformacin demelanina para la pigmentacin de la piel, y otras ayudan a la accin reparadora de colagnos yelastinas lo que es de especial importancia para el corazn y las arterias. Recientesinvestigaciones sugieren que las deficiencias en cobre aumentan el riesgo de desarrollarproblemas en las arterias coronarias.

EL COBRE EN LA ALIMENTACIN

Hasta hace muy poco se crea que casi todos los seres humanos consuman adecuadascantidades de cobre , pero se ha encontrado que este no es el caso. En los Estados Unidos yen el Reino Unido se han analizado algunos alimentos por su contenido metalicoencontrndose que en Estados Unidos un 25 % de la poblacin consume diariamente la

cantidad de cobre considerada adecuada por la US Food and Nutrition Board of the NationalAcademy of Sciences. La dieta americana tpica proporciona solamente alrededor de la mitaddel cobre requerido y en algunos pases industrializados la dieta diaria contiene menos del 40% del cobre necesario. En el Reino Unido se recomienda una ingestin diaria de 0,4 mg/dapara nios entre 1 y 3 aos de edad y de 1,2 mg/da para adultos. Ms an, recientes estudiossugieren que existen serias dudas sobre lo inadecuado que pueden ser para los adultos lasdietas que contienen menos de 1 mg de cobre por da.

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ALIMENTOS RICOS EN COBRE

Algunos alimentos son especialmente ricos en cobre. Entre ellos se encuentran lasnueces, semillas de girasol, garbanzos , hgados y ostras. Los alimentos naturales tales comocarne, pescado y cereales contienen generalmente suficiente cobre para proporcionar el 50%del cobre requerido en una dieta balanceada . En el Reino Unido se ha encontrado que el resto

del cobre es proporcionado diariamente por el agua de bebida que es conducida por caerasde cobre , sin embargo en casi todas partes el contenido de cobre del agua no es suficientepara proporcionar el mnimo requerido y esta situacin se ha visto agravada por la instalacinde filtros que remueven indiscriminadamente todos los elementos metlicos contenidos en elagua para la bebida.

EL COBRE EN LA MEDICINA

El cobre y sus compuestos han sido usados en la medicina por miles de aos incluyendotratamientos de heridas y en la purificacin de agua para la bebida. Recientes investigacioneshan probado que es efectivo para aliviar inflamaciones debidas a artritis o enfermedadessimilares aunque no hay evidencias epidemiolgicas para sostener que pueda prevenir laartritis. Tambin se han desarrollado medicinas que contienen cobre utilizadas paratratamientos anti-lceras y anti-inflamatorios. Tambin se utiliza en radiologa y paratratamientos de convulsiones y de epilepsia.

TOXICIDAD DEL COBRE

El cobre metlico compacto es inofensivo para los organismos vivos superiores. En losseres humanos produce efectos txicos agudos cuando se ingiere en proporciones superioresa 100 mg por kg de peso y la ingestin generalmente es accidental en forma de soluciones desulfato o nitrato de cobre, las cuales deben ser almacenadas fuera del alcance de los nios.Estos compuestos de cobre, como algunos otros compuestos orgnicos son poderososemticos y si se consumen inadvertidamente en grandes dosis son normalmente rechazadospor el organismo producindose vmitos. Intoxicaciones crnicas por ingestin de cobre sonmuy raras y los pocos casos reportados se refieren a pacientes con enfermedades hepticas .La capacidad del hgado de un ser humano adulto para eliminar cobre es considerable y estaes la causa por la cual se han reportado muy pocos casos de envenenamiento crnico concobre.

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BIBLIOGRAFIA

- "CURSO OPERACIONES HIDROMETALURGICAS, LIXIVIACION" UNIVERSIDAD CATOLICA DEL NORTE FACULTAD DE INGENIERIA

- "ELECTROOBTENCION DEL COBRE" UNIVERSIDAD CATOLICA DEL NORTE FACULTAD DE INGENIERIA

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- "REVISTA MINERIA CHILENA" N13 MARZO 1980

- "REVISTA MINERIA CHILENA"

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- "APUNTES CURSO DE FLOTACION"

CMD EL SOLDADO

JUNIO-JULIO 1986

- "EL COBRE CHILENO "

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