Fundición y Refinación de Cobre Sulfurado
A propósito de la decisión del Codelco de iniciar el proceso de cierre de la Fundición Ventanas, Radio Nonguén ha querido entregar una visión del proceso de fundición y refinación que se hace en dicha planta, así como, explicar materias primas, productos y contaminantes involucrados en el proceso.
Los minerales de cobre sulfurados (Chile es gran productor de ellos) deben ser sometidos a procesos de fundición para poder convertirse en cobre mineral comercializable. Este proceso involucra una primera etapa de concentración del mineral extraído de la mina, posteriormente fundición y si se comercializa bajo niveles de alta pureza una última etapa de refinación.
Fundición de Cobre
El concentrado de cobre se lleva a hornos de fusión en donde es tratado a temperaturas del orden de los 1200°C lo que permite fundirlos, en este fundido los metales pesados se irán al fondo mientras que los livianos se mantendrán en la superficie. El cobre es pesado por lo que se encuentra en las capas inferiores del fundido siendo retirado desde el fondo de los hornos. El fundido rico en cobre se somete a una etapa de conversión en donde es tratado con químicos que permiten separar las impurezas llevando el cobre a purezas del orden del 96%, este producto se denomina cobre blíster.
Finalmente el cobre blíster es sometido a pirorrefinación en hornos en donde se pone en contacto con calor permitiendo la liberación del oxígeno atrapado, lo que conduce a elevar la pureza del mineral hasta valores de 99,7%.
El producto final son placas de cobre denominadas ánodos, las que pueden ser comercializadas de esta forma o sometidas a un último proceso para elevar su pureza, la refinación.
El proceso de fundición por su naturaleza (involucra calor) genera gases. Son consideran primarios aquellos generados como subproducto del proceso (hornos), debidamente capturados y eliminados de acuerdo a las características técnicas de cada instalación, y secundarios, considerados como filtraciones o escapes no regulados dentro del proceso. En ambos casos por tratarse de minerales ricos en azufre dichos gases contendrán grandes cantidades de dióxido de azufre (SO2).
Además los humos del proceso de fundición arrastrarán material particulado grueso y fino. Adicionalmente existirán producto del arrastre en los gases y humos pequeñas cantidades de diversos compuestos químicos, muchos de ellos contaminantes.
Tanto el dióxido de azufre (SO2) como los humos y los químicos de arrastre son dañinos para el medio ambiente, por lo que plantas de este tipo deben trabajar con tecnología moderna y una cultura empresarial que apunte a la no contaminación, solo políticas de este tipo permiten asegurar eliminar sobre el 99% de los contaminantes liberados en el proceso. De otro modo estas unidades productivas se convertirán en serios contaminantes del medio ambiente con efectos devastadores sobre seres humanos y naturaleza entorno suyo, algo de ello hemos visto en el caso particular de Ventanas.
Refinación de Cobre
Es un proceso electrolítico en donde ánodos de cobre provenientes de una fundición son tratados en celdas electrolíticas junto a una solución denominada electrolito y sometidas al flujo de energía eléctrica.
De este modo una celda electrolítica de refinación de cobre alterna un ánodo de cobre proveniente de la fundición (99.7% pureza) con cátodos finos de cobre de alta pureza, ambos se encuentran sumergidos en una solución ácida de sulfato de cobre. Durante el proceso se pasa energía eléctrica por la celda permitiendo que el cobre presente en los ánodos migre hacia los cátodos, lo que permite generar cátodos de cobre de 99.99% de pureza, también se genera un lodo que posteriormente puede ser tratado para recuperar oro, plata, selenio, paladio y platino.
El proceso implica las siguientes etapas:
1.- Conformación de una celda electroquímica de refinación de cobre
Ánodos de cobre proveniente del proceso de fundición se intercalan con cátodos de cobre puro en un baño de sulfato de cobre ácido.
2.- Disolución electroquímica del cobre presente en el ánodo, esto implica
Cu –> Cu++ + 2 e
3.- Los electrones se dirigen hacia el cátodo producto del flujo de energía eléctrica
4.- Los iones de Cu++ se dirigen hacia el cátodo
5.- Los electrones y los iones cobre se juntan en la superficie del cátodo y vuelven a formar cobre metálico, Cu.
Cu++ + 2 e –> Cu
El cobre metálico así formado tiene una pureza de 99,99%
