Cómo se extrae el cobre: métodos, historia y yacimientos

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2024-01-07 20:57

El cobre hoy en día es un metal inusualmente demandado y es ampliamente utilizado tanto en la vida cotidiana como en la industria. En la naturaleza, el Cu se puede encontrar tanto en estado puro como en forma de mineral. Hay varias formas de extraer y obtener cobre de las rocas originales. Sin embargo, son ampliamente utilizados en la industria. En el artículo se analizará cómo se extrae el cobre.

Un poco de historia

En qué área el cobre en la antigüedad comenzó a ser extraído y utilizado por el hombre por primera vez, los arqueólogos, lamentablemente, no pudieron averiguarlo. Sin embargo, se sabe con certeza que fue este metal el que la gente comenzó a procesar y utilizar en la vida cotidiana por primera vez.

El cobre ha sido conocido por el hombre desde la Edad de Piedra. Algunas pepitas de este metal encontradas por los arqueólogos tienen rastros de procesamiento con hachas de piedra. Inicialmente, la gente usaba el cobre principalmente como decoración. Al mismo tiempo, las personas en la antigüedad usaban exclusivamente las pepitas de este metal que encontraban para la fabricación de tales productos. Más tarde, la gente aprendió a procesar ymineral que contiene cobre.

La idea de cómo se extrae y procesa el Cu era conocida por muchos pueblos de la antigüedad. Los arqueólogos han encontrado mucha evidencia. Después de que el hombre aprendiera a hacer aleaciones de cobre y zinc, comenzó la Edad del Bronce. En realidad, el nombre "cobre" fue acuñado una vez por los antiguos romanos. Dicho metal fue traído a este país principalmente desde la isla de Chipre. Por eso los romanos lo llamaron aes cyprium.

Cómo se extraía el cobre en la antigüedad

Dado que este metal alguna vez se usó ampliamente en la vida humana, las tecnologías para su extracción, por supuesto, se desarrollaron de manera bastante perfecta. Nuestros antepasados obtuvieron cobre principalmente de minerales de malaquita. Una mezcla de dicho material y carbón se colocó en una vasija de barro y se colocó en un pozo. A continuación, se prendió fuego a la masa en la olla. El monóxido de carbono resultante redujo la malaquita a cobre.

Existencias en la naturaleza

¿Dónde se puede encontrar cobre en la naturaleza hoy en día? Actualmente, se descubren yacimientos de este popular metal en todos los continentes de la Tierra. Al mismo tiempo, las reservas de Cu se consideran prácticamente ilimitadas. Los geólogos de nuestro tiempo están encontrando nuevos yacimientos de cobre puro, así como minerales que lo contienen. Por ejemplo, en 1950 las reservas mundiales de este metal ascendían a 90 millones de toneladas. Para 1970, esta cifra ya había aumentado a 250 millones de toneladas, y para 1998, hasta 340 millones de toneladas. En este momento, se cree que las reservas de cobre en el planeta superan los 2.300 millones de toneladas.

Yacimientos y métodos de extracción de cobre puro

Como ya se mencionó, inicialmente la gente usaba Cu nativo en la vida cotidiana. Por supuesto, se obtienetal cobre puro hoy. Las pepitas de este metal se forman en la corteza terrestre como resultado de procesos exógenos y endógenos. El mayor depósito conocido de cobre nativo del planeta se encuentra actualmente en Estados Unidos, en la región del Lago Superior. En Rusia, el cobre nativo se encuentra en el depósito de Udokan, así como en algunos otros lugares de Transbaikalia. Además, la respuesta a la pregunta de dónde se puede extraer cobre en Rusia en forma de pepitas es la región de los Urales.

En la naturaleza, el metal puro de esta variedad se forma en la zona de oxidación de los depósitos de sulfato de cobre. Por lo general, las pepitas de cobre en sí contienen alrededor del 90-99%. El resto corresponde a otros metales. En cualquier caso, dos tecnologías principales sirven como respuesta a la pregunta de cómo se extrae el cobre nativo. Dichos depósitos, así como los minerales, se desarrollan mediante un método de mina cerrada o de tajo abierto. En el primer caso, se utilizan procesos tecnológicos como la perforación y la rotura.

Las pepitas de cobre pueden pesar mucho. El más grande de ellos se encontró una vez en el Lago Superior en los EE. UU. El peso de estas pepitas era de unas 500 toneladas.

Dónde se extrae el cobre en Rusia, lo descubrimos. Esto es principalmente Transbaikalia y los Urales. En nuestro país, por supuesto, también se encontraron pepitas muy grandes de este metal en diferentes momentos. Por ejemplo, a menudo se encontraban piezas de cobre que pesaban varias toneladas en los Urales medios. Una de estas pepitas de 860 kg se conserva ahora en San Petersburgo, en el Museo del Instituto Minero.

Minerales de cobre y sus yacimientos

Actualmente, la obtención de Cu se considera rentable y conveniente incluso si está contenido en la roca al menos en un 0,3 %.

Con mayor frecuencia, las siguientes rocas se extraen en la naturaleza para aislar industrialmente el cobre en la naturaleza hoy en día:

• bornites Cu₅FeS_{4 - minerales de sulfuro, también llamados cobre púrpura o piritas abigarradas y que contienen aproximadamente un 63,3 % de Cu;}

• calcopirita CuFeS_{2 - minerales de origen hidrotermal;}

• calcosinas Cu_{2S con más del 75 % de cobre;}

• cupritas Cu_{2O, también se encuentra a menudo en depósitos de cobre nativo;}

• malaquitas, que son verdes de cobre carbónico.

El depósito más grande de minerales de cobre en Rusia se encuentra en Norilsk. Además, estas rocas se extraen en grandes cantidades en algunos lugares de los Urales, en Transbaikalia, en Chukotka, en Tuva y en la península de Kola.

Cómo se desarrollan los yacimientos de mineral de cobre

Diferentes tipos de rocas que contienen Cu, así como pepitas, se pueden extraer del planeta utilizando dos tecnologías principales:

• cerrado;
• abrir.

En el primer caso, las minas se construyen en el depósito, cuya longitud puede alcanzar varios kilómetros. Para mover trabajadores y equipos, estos túneles subterráneos están equipados con ascensores y vías férreas. La trituración de rocas en las minas se realiza medianteequipos especiales de perforación con púas. La recolección del mineral de cobre y su carga para su envío a la cima se realiza mediante cangilones.

Si los depósitos están ubicados a no más de 400-500 m de la superficie de la tierra, se extraen usando un método abierto. En este caso, la capa de roca superior se elimina primero del campo mediante dispositivos explosivos. Además, el mineral de cobre en sí se elimina gradualmente.

Métodos para obtener metal a partir de rocas

Cómo se extrae el cobre, o mejor dicho, los minerales que lo contienen, así lo descubrimos. Pero, ¿cómo reciben posteriormente las empresas Cu?

Hay tres formas principales de extraer cobre de las rocas:

• electrolítico;
• pirometalúrgico;
• hidrometalúrgico.

Método de flotación pirometalúrgico

Esta tecnología se usa comúnmente para aislar cobre de rocas que contienen 1.5-2% Cu. Dicho material se enriquece por el método de flotación. Al mismo tiempo:

• el mineral se muele cuidadosamente hasta obtener el polvo más fino;
• mezclar el material resultante con agua;
• añadir a la masa reactivos de flotación especiales, que son sustancias orgánicas complejas.

Los reactivos de flotación recubren pequeños granos de varios compuestos de cobre y les confieren no humectabilidad.

Siguiente paso:

• Se añaden al agua sustancias que crean espuma;
• pasar un fuerte chorro de aire a través de la suspensión.

Las partículas ligeras y secas de los compuestos de cobre se adhieren a las burbujas de aire y flotan hacia la parte superior. La espuma que los contiene se recoge, se exprime del agua y se seca completamente. Como resultado, se obtiene un concentrado, a partir del cual se aísla el Cu bruto.

Cómo se extrae el cobre del mineral: beneficio por tostado

El método de flotación se utiliza con bastante frecuencia en la industria. Pero a veces la tecnología de tostado también se usa para enriquecer el mineral de cobre. Esta técnica se usa con mayor frecuencia para minerales que contienen una gran cantidad de azufre. En este caso, el material se precalienta a una temperatura de 700-8000 °C. Como resultado, los sulfuros se oxidan con una disminución del contenido de azufre en la roca.

En la siguiente etapa, el mineral así preparado se funde en hornos de cuba a una temperatura de 14.500 °C. En última instancia, al usar esta tecnología, se obtiene un mate: una aleación de cobre y hierro. Además, esta conexión se mejora soplando convertidores. Como resultado, el óxido de hierro se convierte en escoria y el azufre en SO4.

Producir cobre puro: electrólisis

Cuando se utilizan métodos de flotación y tostado, se obtiene cobre ampollado. En realidad, dicho material contiene alrededor del 91% de Cu. Para obtener cobre más puro, el cobre en bruto se refina aún más.

En este caso, las placas de ánodo gruesas se moldean primero a partir de cobre primario. Siguiente:

• recoge una solución de sulfato de cobre en el baño;
• colgando en el bañoplacas de ánodo;
• láminas delgadas de cobre puro se utilizan como cátodos.

Durante la reacción de electrólisis, el cobre se disuelve en los ánodos y se precipita en los cátodos. Los iones de cobre se mueven hacia el cátodo, le quitan electrones y pasan a los átomos de Cu+2+2e?>Cu.

Las impurezas contenidas en el cobre blister pueden comportarse de manera diferente cuando se refinan. El zinc, el cadmio y el hierro se disuelven en el ánodo, pero no se depositan en el cátodo. El caso es que en la serie de tensión electroquímica están a la izquierda del cobre, es decir, tienen más potenciales negativos.

El sulfato de cobre se obtiene por oxidación lenta del mineral de sulfuro con oxígeno a sulfato de cobre CuS + 2O₂ > CuSO_{4. Posteriormente, la sal se filtra con agua.}

Método hidrometalúrgico

En este caso, el ácido sulfúrico se usa para lixiviar y enriquecer el cobre. Como resultado de la reacción con esta tecnología se obtiene una solución saturada de Cu y otros metales. Luego se aísla el cobre. Con esta técnica, además del cobre blister, se pueden obtener otros metales, incluidos los preciosos. En cualquier caso, esta tecnología es la más utilizada para extraer Cu de rocas que no son demasiado ricas en él (menos del 0,5%).

Cobre en casa

La separación de este metal de los minerales saturados con él es, por lo tanto, tecnológicamente relativamente simple. Por lo tanto, algunos están interesados en cómo extraer cobre en casa. Obtenga este metal de mineral, arcilla, etc. con sus propias manos, sinSin embargo, la disponibilidad de equipo especial será muy difícil.

Algunos, por ejemplo, están interesados en cómo extraer cobre de la arcilla con sus propias manos. De hecho, en la naturaleza existen yacimientos de este material, que también es rico en Cu. Sin embargo, lamentablemente, no se conocen tecnologías comprobadas para obtener cobre a partir de arcilla en el hogar.

Con sus propias manos, este metal en casa se puede intentar aislar, quizás, solo del sulfato de cobre. Para hacer esto, este último primero debe disolverse en agua. A continuación, solo necesita colocar algún objeto de hierro en la mezcla resultante. Después de un tiempo, este último, como resultado de la reacción de sustitución, se cubrirá con una capa de cobre, que luego se puede limpiar fácilmente.