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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