Optimización del proceso de producción de cobre

La demanda de cobre crece de forma continua. Gracias a sectores como la electrónica, la maquinaria industrial, los equipamientos de transporte, etc., el uso de cobre refinado ha aumentado más del triple en los últimos 50 años.
Para hacer frente a los problemas del cliente, Heraeus Electro-Nite ofrece algunas soluciones únicas específicas para cada paso del proceso del cobre.

La producción de cobre refinado se puede dividir en dos grandes vías de producción: la producción de cobre primaria y la producción de cobre secundaria. Aproximadamente el 80 % de la producción de cobre refinado es del primer tipo, donde el cobre procede de minerales.
La otra fuente importante de materia prima es la chatarra. La chatarra de cobre, procedente de metales descartados en otros procesos de fabricación o de productos fuera de uso, contribuye a reciclar el cobre como materia prima. Esta segunda vía es la producción de cobre secundaria.

Averigüe qué soluciones son válidas en su proceso y cómo pueden ayudarle a optimizar el procesamiento de cobre.

Producción de cobre

La producción de cobre comienza con la extracción de minerales de cobre mediante minería en superficie (a cielo abierto) o subterránea. En función de la cantidad de chatarra de cobre añadida al proceso, la producción se puede clasificar como primaria o secundaria.

Productos:

Se siguen dos vías principales de procesamiento:

  • Vía hidrometalúrgica o procesamiento SX-EW, en el que el cobre se extrae directamente y se refina a partir de minerales de baja calidad.
  • Vía pirometalúrgica, en la que el cobre se extrae y se refina a partir de minerales, chatarra de cobre y/o ánodos gastados.

En el proceso pirometalúrgico, el mineral extraído en bruto se convierte primero en concentrado de cobre mediante procesos de trituración y enriquecimiento por flotación. A continuación, este concentrado se funde y se transforma en "mata" de cobre con una pureza de aproximadamente el 60 %. La "mata" líquida se refina en un proceso de conversión con el que se obtiene cobre "blister" con un contenido de cobre superiores al 98 %. Después, el cobre blister se cuela en ánodos intermediarios que se refinan aún más en cátodos de cobre (cobre puro al 99,99 %) mediante un proceso de electrorrefinación. Los cátodos se vuelven a fusionar y procesar en los productos definitivos para el usuario final. El cobre blister se puede sustituir de forma parcial o completa por chatarra secundaria para reciclar el cobre de productos al final de su vida útil.

Principales retos del proceso pirometalúrgico

Controlar la actividad del oxígeno durante la refinación

En el convertidor, el cobre blister y/o la chatarra de cobre se funden y oxidan a una temperatura de 1150-1250 °C. Las condiciones de refinación ideales se alcanzan cerca del punto de saturación del oxígeno. Un consumo insuficiente de oxígeno produce una refinación subóptima y un nivel de impurezas inaceptablemente alto. Un consumo excesivo de oxígeno reduce significativamente la productividad del proceso.

Después del tratamiento de refinación, el contenido de oxígeno del cobre líquido debe reducirse lo suficiente para permitir la fundición de ánodos con una pureza del 99 %. Esto se consigue inyectando gas natural en un horno para desoxidar cobre.

Mediante el control de actividad de oxígeno de Heraeus Electro-Nite, los clientes controlan el proceso, ya que pueden:

  • Optimizar la inyección de oxígeno
  • Ajustar la inyección de gas natural

Controlar la actividad del oxígeno durante la fundición de varillas

Los ánodos moldeados se colocan dentro de grandes celdas electrolíticas. Al aplicar una corriente eléctrica, el cobre se disuelve y acaba depositándose en unas piezas de acero inoxidable. Dado que solo las partículas de cobre se depositan en las piezas, pasados siete días se obtiene un cátodo de cobre con una pureza del 99,995 %. El resto de elementos se hunde en el fondo o se disuelve en el ácido sulfúrico. Por último, los cátodos producidos se vuelven a fundir y moldear, por ejemplo, en alambrón de cobre.
Para obtener cobre con propiedades de alto rendimiento para aplicaciones eléctricas, electrónicas o de transferencia de calor, es imperativo fundir el cobre con un contenido de oxígeno extremadamente bajo, de 5 ppm como máximo.
Los grados de cobre con un contenido de oxígeno mayor tienen más posibilidades de reaccionar con el hidrógeno. A altas temperaturas, los iones de hidrógeno se pueden disipar en el cobre y crear poros de agua con los átomos de oxígeno del cobre. El resultado es un cobre más quebradizo, que causa problemas cuando los componentes de cobre se sueldan, y afecta por lo tanto a las características físicas del cobre, como la conductividad eléctrica y térmica.
El cobre con un bajo contenido de oxígeno presenta una mayor inmunidad al hidrógeno y garantiza mejores uniones al utilizar métodos de soldadura.

Para supervisar el contenido de oxígeno, elcontrol de actividad de oxígeno de Heraeus Electro-Nite permite al usuario:

  • Limitar la absorción de hidrógeno
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