A modo explicativo, en el cuadro resumen aparecen los principales procesos de Refinación y procesamiento del cobre.
Es posterior al proceso de fundición, y previo al proceso de electrorefinacion, de donde se obtiene cobre blíster.
La mata fundida proveniente de la fundición contiene cobre, hierro, y azufre como componentes principales y hasta un 3% de oxigeno disuelto.
Además posee cantidades menores de metales como impureza (por ejemplo As, Sb, Bi, Pb, Ni, Zn) y metales preciosos, los cuales se encontraban en el concentrado original y no se eliminaron durante la fundición.
Esta mata pasa a un convertidor para su conversión a cobre blíster. [6]
Por esto podemos clasificar la conversión del material a cobre blíster en dos fases:
Fase 1: Recepción y muestreo
El concentrado proveniente desde la planta se almacena en canchas, a partir de las cuales se obtienen muestras, que tras ser analizadas en laboratorio (donde se determina su contenido de cobre, hierro, azufre, sílice y humedad) permiten clasificar la roca a modo de determinar el proceso de fusión adecuado.
El contenido máximo de humedad es de 8%, ya que con valores superiores, el concentrado se comporta como barro difícil de manipular y exige más energía para la fusión.
Tras los resultados el material se almacena en silos, con la clasificación dada por los análisis de laboratorio, desde allí es llevada a los hornos de fundición de acuerdo a las mezclas que se determinen.
Segunda fase: Proceso de fusión
En esta fase el cobre es sometido a altas temperaturas (1200º C) para conseguir el cambio de estado sólido a liquido del material, de esta forma los metales contenidos se separan según peso, en esta “estratificación” los metales más livianos quedan suspendidos en la parte superior del fundido y los más pesados (como es el caso del cobre) se acumulan en el fondo del fundido.
Gracias a la estratificación es posible separar el cobre del resto del material vaciándolos en vías diferentes. [8]
Etapas del proceso de conversión
La conversión se lleva a cabo en dos etapas distintas tanto química como físicamente en las cuales se necesita la inyección de aire al interior de la fase de sulfuro fundida:
I. Etapa formadora de escoria: en la cual el FeS se oxida a FeO, Fe3O4 y gas SO2. El punto de fusión de FeO y Fe3O4 son 385ºC y 597º C respectivamente. Es aquí donde se agrega un fundente de sílice, para que se combine con el FeO y parte del Fe3O4 como escoria liquida. La etapa formadora de escoria se termina cuando el FeS de la mata se ha oxidado completamente (cuando la mata contiene menos de un 1% de FeS). La escoria liquida de fayalita (2FeO- SiO2) saturada con magnetita, se vierta varias veces durante la etapa formadora de escoria. El producto principal es “metal blanco” o sea, Cu2S liquido impuro.
· Condiciones finales de la mata de escoria.
Al final de la etapa formadora de escoria el convertidor contiene escoria fundida (fayalita (2FeO-SiO2) con 10-20% de magnetita solida (saturada) y hasta 15%de cobre disuelto y arrastrado mecánicamente) y mata fundida (principalmente Cu2S con menos de 1% de FeS.
La escoria fundida y la mata fundida son inmiscibles (mezcla heterogénea y estratificada) y la escoria se separa fácilmente de la mata al ladear el convertidor. [6]
II. Etapa formadora de cobre: el azufre remanente se oxida a SO2 .El cobre no se oxida por el aire hasta que está casi libre de azufre, por lo que el cobre blíster tiene bajas concentraciones de azufre y oxigeno (de 0.02 a 0.1% de S, y de 0.5 a 0.8% de O2).
Como ya se menciono es un proceso cerrado, en donde la mata se agrega al convertidor en dos o más etapas, seguida cada etapa por la oxidación de gran parte del FeS de la carga, la escoria resultante se vierte en el convertidor después de cada etapa de oxidación y terminado ese proceso se vierte nuevamente mata. [10]
A medida que se agrega mata y se vierte escoria, la cantidad de cobre dentro del convertidor aumenta progresivamente hasta que es posible realizar una “inyección” formadora de cobre final ( en este punto el FeS presente es de aproximadamente 1%, se elimina una escoria final y el metal blanco resultante (Cu2S impuro) se oxida hasta cobre blíster. El proceso de conversión termina cuando el oxido de cobre comienza a presentarse con el cobre liquido.
