Prtica #5 PROCESOS DE OBTENCIN DE PRODUCTOS MINERO-METALRGICOS:
PRODUCCIN DE COBRE
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COBRE El cobre, de smbolo Cu (del latn cuprum), es el elemento
qumico de nmero atmico 29. Se trata de un metal de transicin de
color rojizo y brillo metlico que, junto con la plata y el oro,
forma parte de la llamada familia del cobre, caracterizada por ser
los mejores conductores de electricidad. Gracias a su alta
conductividad elctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha convertido
en el material ms utilizado para fabricar cables elctricos y otros
componentes elctricos y electrnicos.
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PROPIEDADES FSICAS El cobre posee varias propiedades fsicas que
propician su uso industrial en mltiples aplicaciones, siendo el
tercer metal, despus del hierro y del aluminio, ms consumido en el
mundo. Es de color rojizo y de brillo metlico y, despus de la
plata, es el elemento con mayor conductividad elctrica y trmica. Es
un material abundante en la naturaleza; tiene un precio accesible y
se recicla de forma indefinida; forma aleaciones para mejorar las
prestaciones mecnicas y es resistente a la corrosin y
oxidacin.
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PROPIEDADES MECNICAS Tanto el cobre como sus aleaciones tienen
una buena maquinabilidad, es decir, son fciles de mecanizar. El
cobre posee muy buena ductilidad y maleabilidad lo que permite
producir lminas e hilos muy delgados y finos. Admite procesos de
fabricacin de deformacin como laminacin o forja, y procesos de
soldadura y sus aleaciones adquieren propiedades diferentes con
tratamientos trmicos como temple y recocido. En general, sus
propiedades mejoran con bajas temperaturas lo que permite
utilizarlo en aplicaciones criognicas.
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CARACTERSTICAS QUMICAS En la mayora de sus compuestos, el cobre
presenta estados de oxidacin bajos, siendo el ms comn el +2, aunque
tambin hay algunos con estado de oxidacin +1. Expuesto al aire, el
color rojo salmn inicial se torna rojo violeta por la formacin de
xido cuproso (Cu 2 O) para ennegrecerse posteriormente por la
formacin de xido cprico (CuO). La coloracin azul del Cu +2 se debe
a la formacin del in [Cu (OH 2 ) 6 ] +2. Expuesto largo tiempo al
aire hmedo, forma una capa adherente e impermeable de carbonato
bsico (carbonato cprico) de color verde y venenoso.
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PROPIEDADES BIOLGICAS En las plantas, el cobre posee un
importante papel en el proceso de la fotosntesis y forma parte de
la composicin de la plastocianina. Alrededor del 70% del cobre de
una planta est presente en la clorofila, principalmente en los
cloroplastos. El cobre contribuye a la formacin de glbulos rojos y
al mantenimiento de los vasos sanguneos, nervios, sistema
inmunolgico y huesos y por tanto es esencial para la vida
humana.
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PRECAUCIONES SANITARIAS A pesar de que el cobre es un
oligoelemento necesario para la vida, unos niveles altos de este
elemento en el organismo pueden ser dainos para la salud. La
inhalacin de niveles altos de cobre puede producir irritacin de las
vas respiratorias. La ingestin de niveles altos de cobre puede
producir nuseas, vmitos y diarrea. Un exceso de cobre en la sangre
puede daar el hgado y los riones, e incluso causar la muerte.
Ingerir por va oral una cantidad de 30 g de sulfato de cobre es
potencialmente letal en los humanos.
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MINERA DEL COBRE El cobre nativo suele acompaar a sus minerales
en bolsas que afloran a la superficie explotndose en minas a cielo
abierto. El cobre se obtiene a partir de minerales sulfurados (80%)
y de minerales oxidados (20%), los primeros se tratan por un
proceso denominado pirometalurgia y los segundos por otro proceso
denominado hidrometalurgia. Generalmente en la capa superior se
encuentran los minerales oxidados (cuprita, melaconita), junto a
cobre nativo en pequeas cantidades, lo que explica su elaboracin
milenaria ya que el metal poda extraerse fcilmente en hornos de
fosa. A continuacin, por debajo del nivel fretico, se encuentran
las piritas (sulfuros) primarias calcosina (CuS 2 ) y covellina
(CuS) y finalmente las secundarias calcopirita (FeCuS 2 ) cuya
explotacin es ms rentable que la de las anteriores. Acompaando a
estos minerales se encuentran otros como la bornita (Cu 5 FeS 4 ),
los cobres grises y los carbonatos azurita y malaquita que suelen
formar masas importantes en las minas de cobre por ser la forma en
la que usualmente se alteran los sulfuros.
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AZURITA La azurita, tambin llamada chesilita o malaquita azul,
es un mineral de cobre que se forma en los depsitos de cobre
expuestos a la intemperie. Posee un color azul muy caracterstico.
Frecuentemente se encuentra asociada con otros minerales de cobre:
normalmente con malaquita, de color verde, y alguna vez con
cuprita, de color rojo oscuro.
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PROCEDIMIENTO Pesar azurita 1.5g Trituracion del mineral Pesar
m= _____ g Adicionar H2SO4 40ml 1M m=_____ g Agitar y filtrar Lavar
electrodos y pesar solucin Conectar fuente, encender y dejar por
30min Separar metal por filtracin o decantacin y secar producto
80-90C t=20-30 min Pesar masa de producto final m=_______ g
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BALANCE DE MATERIA Generar el balance de materia del
proceso.
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Ejercicio Calcular la cantidad mxima de cobre que puede
obtenerse a partir de 1kg de cada uno de los siguientes minerales.
MINERALCOMPOSICIN QUMICA MalaquitaCuCO 3 Cu(OH) 2 CrisocolaCuSiO 3
2H 2 O CalcopiritaCu 2 Fe 2 S 4