Metalurgia del cobre

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La metalurgia del cobre es un sector específico de la metalurgia, que se refiere a la técnica relativa al tratamiento de los minerales con alto contenido de cobre, con el fin de obtener ya sea cobre o sus aleaciones, por lo cual se puede utilizar en varios objetos de composición inorgánica.

La extracción del cobre[editar]

Nombre Fórmula  % El cobre en
mineral puro
Chalcopyrite perou.jpg
Calcopirita
CuFeS2
18%
Chalcocite.jpg
Calcosina
Cu2S
98%
2cUSa
66.5
Bornite.jpg
Bornita
2Cu2S•CuS•FeS
63.3
Tetraedrite.jpg
Tetraedrita
Cu3SbS3 + x(Fe,Zn)6Sb2S9
32-45
CuCO3•Cu(OH)2
57.3
2CuCO3•Cu(OH)2
55.1
Cu2O
88.8
CuO•SiO2•2H2O
37.9
cobre

El cobre nativo[editar]

El cobre nativo se utilizaba en la antigüedad. Actualmente raramente se utiliza con fines industriales, ya que es preferible extraer el cobre de los minerales más abundantes como la cuprita, la calcopirita , la "covelita" -[]también llamada covelina- y la tetraedrita.

Se encuentra en cantidades relativamente pequeñas en:

Minerales oxidados[editar]

Incluso el uso de los óxidos es muy limitado al día de hoy, debido a la baja cantidad de mineral disponible. En el caso de los óxidos es posible seguir un procedimiento de producción similar al del hierro.

Minerales de sulfuro[editar]

El mineral de sulfuro es la principal fuente de cobre primario.

Después de la extracción en las minas, los minerales son aplastados y se muele para obtener una granulometría adecuada a las etapas siguientes, en las que separan los agregados a partir de fracciones ricas en cobre.

Por flotación los polvos emulsionados con líquidos tensioactivos se colocan en tanques de gran tamaño donde se quita la espuma en la superficie que es rica en alambique de cobre unido al azufre. Se obtienen a continuación el lodo, que se seca y se concentra en los pasos posteriores: en un primer momento mecánicamente (concentración) y, a continuación térmica-mente (torre facción).

En el horno, a través de soplado de aire u oxígeno, se obtiene la formación de SO2 gaseosa que se separa del metal líquido.

2CuFeS2(s) + 3O2(g) → 2FeO(s) + 2CuS(s) + 2SO2(g)

Al mismo tiempo la adición de silicio permite para la eliminación de hierro presente: la escoria, compuesto de silicatos, flotadores y se quita.

FeO(s) + SiO2 (s) → FeO.SiO2 (l)
2FeS(l) + 3O2 + SiO2 (l)2 → 2FeO.SiO2(l) + 2SO2(g)

Refinación térmica[editar]

2Cu2S + 3O2 → 2Cu2O + 2aSO2
Cu2S + Cu2O → 6Cu + SO2

El sulfuro de hierro viene resumida:

2FeS + 3O2 → 2FeO + 2SO2
2FO + 2SiO2 → 2FeSiO3

Refinación electrolítica[editar]

Para la máxima pureza del cobre, es necesario llevar a cabo una refinación electrolítica. Una solución de H2SO4 y CuSO4 son dos lugares Electrodos: el cátodo de cobre puro y el ánodo de cobre para purificar. El cobre se deposita en cátodo, las impurezas que consisten de los metales básicos (incluyendo arsénico, bismuto y níquel) permanecen en solución, aquellos que consta de más metales nobles, incluyendo Oro, plata y platino precipitado en el ánodo, formando el llamado "lodo ánodo".

Todo catodo: Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e
para anodo: Cu2+(aq) + 2e → Cu(s)

Los cátodos son de cobre obtenido con una pureza superior al 99,99%, por lo general en hojas de papel de 96 × 95 × 1 cm, desde el peso de cerca de 100 kg. El cobre electrolítico obtenido de esta manera aún no está listo para ser procesado directamente, se debe re-adaptar a hacer Billet, placas o barras, que se obtienen para el trabajo plástico de varios semiacabado (como cables, tubos, barras, tiras u hojas).

Hidrometalurgia[editar]

Otra técnica es la hidrometalurgia, que, sin embargo, es poco utilizada. Se utiliza principalmente para la extracción de cobre a partir de aguas de mina. El cobre debe estar en la forma de óxido; si es en forma de sulfuro es necesario hacer antes de un asado en el aire.

El método consiste en disolver en ácido sulfúrico o sulfato férrico el óxido de cobre. Mientras que este último es el hierro soluble y ganga no lo son. Se recupera la electro-deposición de metales o la lluvia.

Producción por bacterias[editar]

Hay que añadir que el porcentaje cada vez más grande de cobre extraído de las minas de las hazañas biotecnología. El mineral se rompe y se colocan en tanques en los que el agua se bombea enriquecido con bacterias, tales como Acidithiobacillus ferroxidans y Acidithiobacillus thiooxidans. Estos microorganismos oxidan el sulfuro de cobre (insoluble en agua) transformándolo en sulfato (soluble), la obtención de energía para sus funciones vitales. Este sistema permite un ahorro considerable de energía en comparación con la extracción tradicional (hasta 30%) y no libera a la atmósfera gases nocivos.

Reciclaje[editar]

El reciclaje del cobre es una fuente importante de materia prima: en Italia 40,5% del consumo de cobre se cumple mediante el reciclaje (promedio para 2003-07), mientras que en el mundo, este porcentaje es de alrededor de 34%.

El cobre de reciclaje pueden ser de dos tipos:

  • Del primer tipo o la recuperación, cuando se trata del desmantelamiento y la demolición de los productos al final de su vida útil (por ejemplo, las líneas de contacto de ferrocarril, tuberías eléctricas, bobinados del motor, las monedas);
  • De un segundo tipo o la producción, cuando se trata de recortes y recortes del ciclo de producción de productos semi-acabados y en el procesamiento posterior de semi-acabados propios productos (por ejemplo: arranque de viruta por grifos y válvulas, corte de la cinta de las monedas ).