1. Pirometalurgia del Cobre

3. ¿Cuál es el objetivo de los procesos pirometalúrgicos?
• Transformar el cobre contenido en los
concentrados, precipitados y minerales de
fundición directa (MFD) en cobre metálico
y separarlo de otros minerales y metales
que constituyen impurezas como :
Fe S, Si, otros.

4. ¿En cuantas etapas se realiza la obtención del Cobre Metálico?
• Fusión a Eje o Mata.
• Conversión del Eje a Blister.
• Refinación a Fuego.

5. ¿Cuál es el objetivo de la Fusión?
• Lograr mediante calor (1.200 a 1.400º C) el cambio de
estado sólido de los concentrados y precipitados a una
masa líquida. Este proceso permite la formación de dos
fases conocidas como Eje o Mata y Escoria.
• Formar el Eje principalmente compuesto de Cu2S y
FeS, masa líquida de gran peso específico, por lo tanto,
se ubica en el fondo del baño.
• Formar una escoria que es una mezcla fundida de
minerales de ganga y del fundente agregado. Esta masa
resulta de bajo peso específico y se ubica en la parte
superior del baño.

6. ¿ De qué dependerá la cantidad de Eje Producido ?
• La cantidad lo determinará el contenido de azufre en la
carga del horno.
• El cobre presente es el primero que toma el azufre
necesario para formar Cu2S. La proporción es
aproximadamente una cuarta parte de azufre por unidad
de cobre según la formula Cu2S.
(126 partes de Cu por 32 de S ).
• Después que el cobre presente se haya combinado con el
azufre, el resto del azufre se combinará con el hierro para
formar FeS. (175 unidades de Fe por 1 unidad de S).

7. ¿Cuál es el contenido real del Eje de cobre?
• Se dice que el Eje consiste en FeS y Cu2S, esto no es
estrictamente cierto, pero se acepta para simplificar
muchos propósitos metalúrgicos. El eje es una sustancia
mucho mas compleja.
• Puede contener Fe como Fe3O4 o como ferrita (CuO, Fe2O3),
además otros metales en cantidades importantes zinc,
niquel, como combinado con azufre (ZnS, NiS).
• Puede contener pequeñas cantidades de impurezas como:
Co, Ni, Sb, Bi y Pb. Muchos ejes contienen, tambien
pequeñas cantidades de SiO2, CaO y otras sustancias.
• Todos los Ejes comerciales son excelentes solventes para
metales preciosos (Au y Ag).

8. ¿Cuál es la ley de Cu en el Eje?
• La ley obtenida en Cobre varía de 40 a 55
% dependiendo del contenido de
minerales presentes en la carga de
alimentación al horno. Los concentrados
de Cu provienen de menas diferentes.
(Especialmente en las fundiciones de
ENAMI). La densidad varía entre 4,8 a 5,6
creciendo con el contenido de cobre.

9. ¿ Por qué debe agregarse en la carga un
fundente?
• Se agrega sílice (cuarzo) con el objeto de
captar el hierro contenido en los minerales
sulfurados fundidos y concentrarlos en la
parte más liviana de la mezcla fundida
(baño).

10. ¿ Cómo se forma la escoria?
• Por la mezcla fundida de los minerales de ganga más el
fundente agregado.
• Las reacciones que se verifican para la formación de Eje y
escoria, pueden resumirse en tres etapas.
a) Debido a la alta temperatura reinante en el horno el sulfuro doble
de Cobre y Hierro se desdobla.
2 CuFeS2 ------- Cu2S + FeS + S
b) El óxido férrico es reducido a óxido ferroso por el sulfuro de
hierro.
3 Fe2SO3 + FeS ---- 7 FeO + SO2
c) El óxido ferroso combinado con la sílice forma la escoria.
FeO + SiO2 ---- FeO SiO2 (escoria)

11. ¿Qué ocurre con los gases producidos?
• Los gases producidos en la fusión son
utilizados en las calderas para producir
vapor que a su vez generará energía
eléctrica a través de turbogeneradores.
• Los gases (SO2) que anteriormente eran
evacuados a la atmósfera, a través de las
chimeneas se envían a la planta de H 2SO4

12. ¿Qué tipos de hornos se emplean en la
fusión?
 Horno de Reverbero
 Horno de Fusión Flash.
 Convertidor Modificado Tipo Teniente.
¿ Cómo es un Horno Reverbero ?
• Es una edificación de gran superficie (250 m2) construido con ladrillos
refractarios que se fabrican con materiales especialmente resistente a
las altas temperaturas.
• Se conoce como reverbero porque la llama producida en el encendido
del combustible se refleja en la masa fundida con una intensidad de luz
variable denominada “reverberación”.

14. ¿Qué productos forman
una carga de horno?
• Una mezcla de:
Concentrados , precipitados, minerales de fundición
directa, escorias de convertidores, fundentes (cuarzo,
carbonato), concentrados de oro y plata.
• Por la diversidad de los componentes, la carga debe ser
calculada y preparada con el fin de obtener el punto de
fusión óptimo y evitar el consumo excesivo de
combustible.
• En la mezcla debe conservarse una ley media de Cobre
de 30 a 35 % para asegurar que la fusión produzca un
Eje rico en Cobre (mínimo 50%).

15. ¿Cuáles son las funciones de un Horno Reverbero?
• Fundir la mezcla lo más rápido posible con una pérdida mínima
de calor.
• Mantener una temperatura lo suficientemente elevada para que la
escoria y el Eje sean perfectamente fluidos lo que facilita su
separación.
¿ Qué combustible emplea?
• Petróleo Enap 6 y oxígeno proporcionado por el aire de soplado.
• Desde 1991 se ha implementado el uso de quemadores
oxígeno- petróleo con lo que se consigue una fusión más
rápida .

16. ¿Qué es una Fusión Flash OutoKumpu ?
• La fusión Flash se basa en suspender y fundir la carga seca en un flujo
vertical u horizontal de aire enriquecido con oxigeno u oxígeno. Para
ello la carga preparada (0,2 %) se alimenta por intermedio de un
quemador o una “Torre de Reacción”.
• El material fundido que se forma en la torre de reacción, se recolecta en
la Cámara de Separación , donde el Eje se separa de la escoria por
diferencia de pesos específicos al igual que el reverbero.
• Tanto la escoria como el Eje son “sangrado” del horno por sus
respectivos puntos de evacuación.
• Los gases generados durante el proceso avanzan por la Torre de
Gases y sigue un tratamiento de recuperación de polvos y de
aprovechamiento del calor que se llevan del horno.

18. ¿Qué ventaja presenta la Fusión Flash
con respecto al Reverbero?
Ventajas:
 Bajo consumo de combustible.
 Alta capacidad unitaria de producción. (4 veces superior)
 Entrega alta concentración y constante de SO2 en los
gases.
 Mayor ley del Eje de Cobre.
Desventajas:
No se presta para la recirculación de escorias de
convertidores.
Mayor secado de la carga de alimentación.

19. ¿Cómo funciona un CMT?
• EL CMT es cargado en forma continua concentrado de Cobre y
Sílice por una abertura ubicada en su parte superior.
• La Sílice tiene por objeto captar el hierro contenido en los minerales
fundidos y ubicarlo en la parte mas liviana de la mezcla fundida.
• Tiene un sistema de cañerías en el interior, los cuales insuflan aire
enriquecido con oxígeno el cual permite la oxidación del hierro y del
azufre presentes en los minerales que constituyen el concentrado.
• El hierro forma magnetita que se concentra en la escoria y el azufre
forma gases (monóxidos y dióxidos) los cuales, son evacuados a
través de la chimenea junto a otros gases, donde son captados en
gran parte para producir H2SO4.

20. Esquema de un Horno CMT

21. ¿Cuáles son los productos de un CMT ?
• Metal Blanco: que corresponde a la parte más
pesada del material fundido y que se ubica en la
parte inferior del baño. Contiene 70 a 75 % de
cobre.
• Escoria: es la parte mas liviana de la masa
fundida la cual se envía a botaderos o a hornos
destinados a la limpieza de escorias para
recuperar el contenido de cobre que aún le
queda.

22. ¿Cuál es el objeto de la Conversión ?
• Mediante la conversión de tratan los productos obtenidos en
la fusión, para obtener Cobre de alta pureza (Conversión de
Eje).
• Para esto de utilizan hornos convertidores convencionales
llamados Peirce – Smith, que son cilindros de 4,5 mts de
diámetro por 11 mts de largo, donde se procesan
separadamente el Eje proveniente del Horno de Reverbero y
el metal blanco proveniente del convertidor CMT.
• Este es un proceso discontinuo, es decir, una misma carga es
tratada y llevada hasta el final, sin recarga de material.
• El Producto final obtenido es el Cobre Blister, que tiene una
pureza de 96% a 98%.

23. ¿En que consiste la Conversión ?
• El Eje que es una mezcla de sulfuro de cobre, sulfuro de hierro y
óxidos de hierro, se procesan en dos etapas bien diferenciadas
hasta llegar a la producción de cobre Blister. La eliminación de los
metales distintos del cobre en el Eje , se efectúa por la oxidación
producida al insuflar aire al interior.
• Primera etapa (Escorificación): La mayor parte del hierro y del
azufre del Eje se eliminan por oxidación a la escoria y los gases
generados. Las reacciones de oxidación son exotérmicas, por lo
tanto, no es necesario adicionar combustible al convertidor.
• Luego de la formación de la escoria, ésta debe retirarse.
• Segunda etapa Oxidación o de Formación de Cobre Blister: se
desarrolla igualmente mediante la acción de oxigeno soplado.

24. Procesos en Convertidor Tradicional

25. ¿Cuál es el destino
del Cobre Blister ?
• Carrusel para formación de ánodos de
Cobre, luego refinar electrolíticamente al
Horno de Refinancia a fuego RAF.