El Cobre, también conocido como “mineral rojo”, es un elemento metálico que hace millones de años fue impulsado por procesos geológicos, subiendo desde las profundidades de la Tierra hasta la superficie, por lo que fue el primero de los metales en ser trabajado por los seres humanos, bajo la forma de cobre nativo o natural de alta pureza. En la actualidad casi no quedan yacimientos de cobre de este tipo, en cambio existen los de yacimientos de cobre mineralizados (a los que pertenecen las mayorías de las minas de Chile). Los yacimientos de cobre mineralizados dependen de los procesos geológicos que hayan ocurrido en ese lugar; estos procesos marcan la presencia de intrusivos, que aportan minerales al resto de las rocas circundantes a ellos. Esto nos llevan a agrupar a los minerales de cobre en 2 grandes grupos: los minerales sulfurados y los minerales oxidados. El mineral Rojo
El Cobre, también conocido como “mineral rojo”, es un elemento metálico que hace millones de años fue impulsado por procesos geológicos, subiendo desde las profundidades de la Tierra hasta la superficie, por lo que fue el primero de los metales en ser trabajado por los seres humanos, bajo la forma de cobre nativo o natural de alta pureza. En la actualidad casi no quedan yacimientos de cobre de este tipo, en cambio existen los de yacimientos de cobre mineralizados (a los que pertenecen las mayorías de las minas de Chile). Los yacimientos de cobre mineralizados dependen de los procesos geológicos que hayan ocurrido en ese lugar; estos procesos marcan la presencia de intrusivos, que aportan minerales al resto de las rocas circundantes a ellos. Esto nos llevan a agrupar a los minerales de cobre en 2 grandes grupos: los minerales sulfurados y los minerales oxidados. ¿Cuáles son los distintos tipos de procesos mineros utilizados en la explotación del cobre?
Los distintos tipos de yacimientos de cobre pueden ser explotados a través de 2 formas, cada una con sus propios procesos pero con el mismo objetivo: extraer la porción mineralizada de cobre y otros elementos de la parte maciza y rocosa de la mina, para luego enviarlos de forma segura y eficiente a planta, donde es sometida al proceso de obtención del cobre propiamente tal. Estas dos formas son la extracción a rajo abierto y la extracción subterránea.
La extracción a rajo abierto es utilizada cuando los yacimientos presentan cierta forma rectangular y están ubicados en o cerca de la superficie, de manera que el material estéril que lo cubre pueda ser retirado a un costo tal que pueda ser absorbido por la explotación de la porción mineralizada. Esta constituida de 4 procesos que son: ...
La extracción a rajo abierto es utilizada cuando los yacimientos presentan cierta forma rectangular y están ubicados en o cerca de la superficie, de manera que el material estéril que lo cubre pueda ser retirado a un costo tal que pueda ser absorbido por la explotación de la porción mineralizada. Esta constituida de 4 procesos que son: ...
a) Perforación: consiste en realizar orificios a distancias regulares entre sí, generalmente entre 8 y 12 m (conocido como malla de perforación), de manera que al introducirse los explosivos la denotación permita fragmentar la mayoría de la roca.
b) Tronadura: consiste en introducir explosivos dentro de las perforaciones junto con un detonante de encendido eléctrico, que se denota mediante un control remoto, mediante una secuencia de tiempos establecidos. El producto obtenido es la roca mineralizada fragmentada de un tamaño suficientemente pequeño (en general menor que 1 m de diámetro) como para ser cargada y transportada por los equipos mineros y alimentar al chancador primario, en donde se inicia el proceso de reducción de tamaño en un sistema en línea hasta llegar a la planta de tratamiento.
c)
Carguío: el material tronado es cargado en camiones de gran tonelaje mediante gigantescas palas eléctricas o cargadores frontales.
d) Transporte: Para el transporte del material mineralizado y el material estéril, se utilizan camiones de gran tonelaje, por ejemplo 240 o 300 toneladas. Éstos transportan el material desde el frente de carguío a sus diferentes destinos: el mineral con ley al chancador primario, el material estéril a botaderos y el mineral de baja ley a botaderos especiales.
La extracción subterránea se realiza cuando el yacimiento presenta una cubierta de material estéril de espesor tal, que su extracción desde la superficie resulta antieconómica. El mineral se extrae 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. Una 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.
Entre los procesos que se ocupan para la extracción subterránea destaca el hundimiento por bloques (block caving), en el cual la extracción se realiza gracias a la fuerza de gravedad. El Proceso consiste en dividir el cuerpo mineralizado en bloques rectangulares y quebrar cada uno de estos en forma separada siguiendo una secuencia, mediante explosivos colocados en su base. De esta forma, el bloque se rompe en fragmentos que son retirados desde su parte inferior a través del nivel de producción y enviados a través de piques o y galerías hasta llegar al nivel de transporte desde donde son llevadas al proceso de chancado.
El segundo proceso no tan ocupado como el primero es el hundimiento por paneles (panel caving), que es una aplicación particular del hundimiento por bloques, con la diferencia que el quiebre y extracción del mineral se va haciendo por tajadas de un ancho menor.
¿En qué consiste el proceso de Lixiviación?
La Lixiviación es un proceso de carácter hidrometalúrgico, el cual consiste en la obtención de cobre que se encuentra en minerales oxidados, los cuales son separados a través de la aplicación de una disolución de ácido sulfúrico y agua.Los subprocesos que se realizan en la lixiviación son:
- Chancado: El material que se extrae de la mina, principalmente a rajo abierto, que contiene minerales oxidados de cobre, es fragmentado mediante el chancado primario y secundario, y cuyo objetivo es obtener un material mineralizado de un tamaño máximo de
- Formación de la pila: el material chancado es llevado mediante correas transportadoras hacia el lugar donde se efectuara la formación de la pila. En este trayecto el material es sometido a una primera irrigación con una solución de agua y ácido sulfúrico, conocido como proceso de curado, de manera de iniciar ya en el camino el proceso de sulfatación del cobre contenido en los minerales oxidados. En su destino, el mineral es descargado mediante un equipo esparcidor gigantesco, que lo va depositando ordenadamente formando un terraplén continuo de
Bajo las pilas de material a lixiviar se instala previamente una membrana impermeable sobre la cual se dispone un sistema de drenes (tuberías ranuradas) que permiten recoger las soluciones que se infiltran a través del material.
- Sistema de riego: A través del sistema de riego por goteo y de los aspersores, se vierte lentamente una solución ácida de agua con ácido sulfúrico en la superficie de las pilas, la cual se infiltra en la pila hasta su base, actuando rápidamente. La solución disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados, formando una solución de sulfato de cobre, que es recogida por el sistema de drenaje y llevada fuera del sector de las pilas en canaletas impermeabilizadas.
De este proceso se llegará a obtener soluciones de sulfato de cobre con concentraciones de hasta
Segunda etapa: Extracción por solvente
En esta etapa la solución que procede de las pilas de lixiviación, se libera de residuos o impurezas y se concentra su contenido de cobre, pasando de 9gpl a 45gpl, mediante una extracción iónica.
Para extraer el cobre de la solución PLS, ésta se mezcla con una solución de parafina y resina orgánica. La resina atrapa los iones de cobre (CU+2) en forma selectiva, obteniéndose por un lado un complejo resina-cobre y por otro una solución empobrecida en cobre que se denomina refino, la cual es reutilizada en el proceso de lixiviación y es recuperada en las soluciones que se obtienen del proceso.
El compuesto de resina-cobre es tratado en forma independiente con una solución electrolito rica en ácido, el que provoca la descarga del cobre desde la resina hacia el electrolito, mejorando la concentración del cobre en esta solución llegando hasta los 45gpl. Esta es la solución que se lleva a la planta de electro-obtención.
Fuente: Codelco
¿Qué características hacen más ventajoso este proceso?
Para realizar el proceso de lixiviación es indispensable contar con distintos medios que harán más ventajoso este proceso.
En primer lugar para realizar el proceso se requiere disponer de un patio, o superficie de apoyo de la pila, en la que se coloca la impermeabilización. Cuando el patio es recuperado para reutilizarlo con nuevo material se trata de lixiviación en depósitos. Si el patio no es recuperado y el mineral agotado queda en la pila como vertedero que se restaura, se trata de lixiviación en pilas.
Para la lixiviación en pilas se requiere de ciertos elementos, condiciones y consideraciones que hacen que el proceso sea favorable, tales como: ...
- Disponer de amplias superficies de terrenos, relativamente llanas, con menos de 10% de pendientes.
- Calcular los flojos de aporte y evaporización para mantener un balance equilibrado de líquidos efluyentes.
- Disponer de represas de líquidos intermedios y finales.
- Considerar un margen de sobrecapacidad del sistema para absorber situaciones de exceso por tormentas lluvias en el área en explotación o explotada.
- Capacidad y flexibilidad para admitir grandes variaciones de leyes de mineral y tiempos de lixiviación.
- Utilizar láminas impermeables sencillas para evitar pérdidas por infiltración y la contaminación del subsuelo.
- Realizar un estudio geomecánico del material depositado para alcanzar la máxima altura posible y evitar el derrumbe de la pila.
- Preparar el material para llevarlo al tamaño adecuado, de manera de lograr la permeabilidad mínima suficiente, que libere el mineral en superficie y percole adecuadamente.
- Organizar un conjunto de pilas de manera de ordenar el flujo de líquidos en forma seriada, para lograr un enriquecimiento progresivo de la solución al pasar de una pila a otra.
Para que la lixiviación tenga éxito se tienen que considerar una serie de factores, siendo el primero asegurar la permeabilidad de la masa a lixiviar, de manera que el líquido lixiviante pase a través de todo el material y que el contacto entre el agente lixiviante y el mineral sea el óptimo. El óptimo contacto entre el material y el agente lixiviante depende de:
- La localización de los minerales a disolver.
- Volumen del material y distribución de tamaños.
- Área expuesta y la superficie especifica.
- Tamaño de partículas y su porosidad.
- Presión capilar
- Rugosidad o espereza de las superficies.
Otra de las ventajas que hacen posible este proceso es el riego y recolección de sustancias:
- El material mineralizado y apilado debe ser regado con una solución lixiviante, para lo cual se tiende la malla de riego, que cubre toda el área.
- El sistema de riego instalado permite distribuir las soluciones ya sea por medio de un sistema de goteros, que hasta pueden estar instalados bajo la superficie de las pilas cuando las condiciones son extremas; dependiendo de la evaporación y de la disponibilidad de agua de cada operación.
¿Es rentable para Chile explotar todos sus yacimientos con este proceso, en caso de disminuir la libra de cobre en los mercados internacionales?
Explotar todos los yacimientos de Chile con el proceso de lixiviación no le sería rentable, ni tampoco beneficioso a nuestro país, ya que este proceso es utilizado para la extracción del cobre en los minerales oxidados y la mayor parte de este metal se encuentra en los minerales sulfurados.
Para los minerales sulfurados se ocupa un proceso de pirometalurgia, aunque este proceso es de mayor costo que el de lixiviación, se llega a obtener un 99,9% de cobre, y si a esto le “sumamos” la cantidad de cobre que contienen los minerales sulfurados llegaremos a obtener cifras muy apreciables en materia económica. En cambio en el proceso de lixiviación, que es de menor costo, solo se aplica en los minerales oxidados que contiene cantidades mínimas de cobre, además si se le aplica el factor de la disminución de la libra del cobre, nuestro país se vería perjudicado en la producción y rentabilidad del cobre.
Por lo tanto al ocupar sólo el proceso de lixiviación, se reducirían notablemente los ingresos a Chile y perderíamos la categoría que posee nuestro país de ser uno de los líderes en el comercio del cobre, y abastecedores del mercado mundial de este mineral.
Un importante mineral
Ocupado en múltiples ramas de las ciencias, el cobre es uno de los minerales más importantes por sus aplicaciones en sistemas eléctricos, en sistemas de energía solar, en las tuberías de cobre, en las aplicaciones de la energía sustentable, entre otras; y es por esta gran magnitud de roles que puede cumplir que es tan importante para nuestro país el poseer una gran cantidad de este mineral, lo que le permite poder abastecerse y, al mismo tiempo, exportarlo en grandes cantidades, convirtiéndose en uno de los pilares de nuestra economía.
Aún cuando sabemos que para poder obtenerlo en forma pura es necesario que pase por múltiples procesos, la ganancia que nos deja como país es mayor a lo invertido; esta razón justifica el hecho de que empresas como CODELCO sean parte del Estado.
El cobre, este mineral que ha sido ocupado desde la historia antigua, estará presente por un buen tiempo más en nuestras vidas y seguirá marcando la pauta en todos los ámbitos donde se encuentre.
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Aún cuando sabemos que para poder obtenerlo en forma pura es necesario que pase por múltiples procesos, la ganancia que nos deja como país es mayor a lo invertido; esta razón justifica el hecho de que empresas como CODELCO sean parte del Estado.
El cobre, este mineral que ha sido ocupado desde la historia antigua, estará presente por un buen tiempo más en nuestras vidas y seguirá marcando la pauta en todos los ámbitos donde se encuentre.
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