Cemento de Cobre

La cementación es la precipitación de un
metal desde una solución acuosa, que se produce por efecto
de la presencia de otro metal. En este proceso el metal
precipitado usualmente se deposita o "cementa" sobre el metal
añadido.

En general, mientras mayor sea el potencial de celda de
la reacción de cementación, mayor será la
tendencia a precipitar impurezas, ya que éstas se
encontrarán comprendidas con mayor probabilidad, en cierto
rango de potenciales, por lo que se verán favorecidas para
precipitar en conjunto.

En el caso de la cementación de cobre mediante
fierro, junto al cobre coprecipitan el plomo, estaño,
níquel y cobalto que se encuentran presentes en
solución, contaminando el producto. De igual modo,
cualquier impureza insoluble presente en el fierro, como los
carburos, también contaminará el
producto.

La cementación en fase líquida presenta
las siguientes ventajas:

• La reacción se produce con gran
  rapidez.

• El precipitado puede separarse con facilidad sin
  contaminación.

• Se puede reciclar la solución gastada final y
  proceder a devolverla a su estado reducido anterior con
  algún otro proceso sencillo.

• Presenta una gran economía de espacio y de
  costos de operación.

Cementación de cobre con chatarra de
fierro

La cementación del cobre con chatarra es una
técnica muy utilizada en la industria minera de mediana y
pequeña escala para recuperar el metal que se encuentra en
las soluciones acuosas ricas provenientes de la
lixiviación.

La implementación de procesos de
sedimentación requiere una inversión menor a la
requerida para las plantas tradicionales de SX (extracción
por solvente)-EW (electroobtención). No obstante, el uso
de SX-EW es en la actualidad una operación muy utilizada,
fundamentalmente porque no requiere de un proceso de
fundición de cementos.

Una vez obtenidas las soluciones de lixiviación
ricas en cobre, éstas son sometidas al proceso de
cementación con hierro haciendo uso de las técnicas
y alternativas que se indican a continuación.

Tecnicas:

Precipitación con bateas o canaletas
gravitacionales

Este es el sistema más antiguo para la
cementación de cobre y se basa en el uso de recipientes o
bateas hechas de hormigón con fondo de madera. La base de
estas bateas tiene una pendiente de 2%, lo que permite el
escurrimiento de las soluciones desde una punta hacia la
otra.

En cada una de las bateas se adiciona permanentemente
chatarra de hierro, y desde el extremo de mayor altura, se
alimentan en forma continua las soluciones ricas en
cobre.

De esta forma y por efecto de la pendiente de la batea,
las soluciones escurren hacia el extremo de menor altura,
manteniendo un contacto permanente con la chatarra, logrando que
se produzca la cementación.

Cabe recordar que por efectos de eficiencia del sistema,
se requiere un flujo continuo y una velocidad de escurrimiento
suficiente para que el consumo de chatarra no aumente, ya que a
mayor tiempo de cementación, aumenta considerablemente los
requerimientos de chatarra.

La recuperación de cobre mediante este sistema
alcanza alrededor de un 80 – 85%, obteniéndose un
producto bastante sucio, debido a la contaminación con
chatarra.

Precipitación con equipos rotatorios
discontinuos

Estos equipos fueron desarrollados en Alemania en la
década del 60, y se les conoce como "fall-trommels". En
Chile, fueron utilizados en la Mina La Cascada entre los
años 1972 y 2000, y en Mantos Blancos desde 1991 a
1996.

Cada reactor de estos equipos está formado por
una botella de acero cilíndrica, cerrada y con un extremo
semi-esférico. Su capacidad alcanza a los 33 metros
cúbicos y tiene un eje inclinado a unos 25 grados por
encima de la horizontal. A su vez, el reactor cuenta con los
mecanismos necesarios para rotar lentamente sobre el eje a unas
0,3 rpm, similar a la rotación que mantienen los camiones
que transportan cemento.

La gran ventaja de estos reactores en relación al
uso de las bateas, es que logran mantener la chatarra en
movimiento permanente, con lo que el cobre depositado se despega
continuamente, generando nuevas superficies de
precipitación y pudiendo así alcanzar grandes
rendimientos.

Precipitación con equipos rotatorios
continuos

A partir de los diseños originales de lo
alemanes, en los años 60 se desarrolló en Chile una
serie de reactores cilíndricos, pero horizontales, de
diversas dimensiones, inicialmente hechos de madera y con
sistemas de movimiento similares a los de un molino de bolas, que
giran sobre su eje a una frecuencia muy baja, correspondiente a
una vuelta por cada 3 a 5 minutos.

En su interior, los cilindros presentan un sistema de
protección basado en tacos de madera de fibra larga,
similar a la del eucaliptus, colocados uno al lado del otro, con
el sentido de la fibra orientada hacia el interior del
reactor.

Al humedecerse, la madera se hincha, generando un sello
perfecto para el líquido contenido. En el manto del
cilindro se ubica una compuerta para efectuar el relleno de
chatarra cada vez que se inicia un nuevo turno.

Ilustración : Producción
Cemento de Cobre

MinaChancado

Lixiviación

Precipitación

Filtrado

Cemento de Cobre

Fundición

Electro Refinacion

Cátodos de Cu

Extracción por
solventes

Electro -Obtención

Ilustración : Diferencias Entre
la Producción de Cemento de Cobre, con el proceso
tradicional

Referencias

CODELCO Chile:
https://www.codelcoeduca.cl/proceso/electroobtencion/t-cementacion.html

B. Mihovilovic y P. Kittl : Uso de la
descomposición térmica para beneficio de los
minerales sulfurados de cobre Chilenos, sin contaminación
de azufre. Facultad de Ciencias Físicas y
Matemáticas, Universidad de Chile

Autor:

Drezerness