obtencion del cobre
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UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA PROCESOS FISICOQUÍMICOS
COBRE
JEFFRY BUSTAMANTEJULIÁN GIL
ANDRÉS FONTALVOLEONARDO OROZCO
OFELIA ALARCÓN
OBJETIVOS
GENERAL Conocer más acerca del cobre, sus propiedades
físicas y mecánicas y aplicaciones.
ESPECIFICOS Informar acerca de las utilidades del cobre dentro de
la industria.
Identificar las principales propiedades del cobre que lo convierten en la materia prima principal para algunos procesos.
INTRODUCCION
El cobre su símbolo es Cu, es el elemento químico de número atómico 29.
Metal de transición de color rojizo y brillo metálico que, junto con la plata y el oro, es fuerte, y puede unirse fácilmente por soldadura.
Es higiénico, fácil de alear y resistente a la corrosión. Forma parte de la llamada familia del cobre, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad y el calor. Gracias a su alta conductividad eléctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros componentes eléctricos y electrónicos.
El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de aleaciones que generalmente son más duras, fuertes y resistentes a la corrosión que el cobre puro, aunque tienen una conductividad eléctrica menor.
Es un metal duradero porque se puede reciclar un número casi ilimitado de veces sin que pierda sus propiedades mecánicas.
El cobre ocupa el lugar 15 en abundancia en los elementos de la corteza terrestre. Frecuentemente se encuentra agregado con otros metales como el oro, plata, bismuto y plomo, apareciendo en pequeñas partículas en rocas, aunque se han hallado masas compactas de hasta 420 toneladas.
CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES DEL
COBRE
TRABAJO DE PROCESOS FISICO-QUIMICOS
CARACTERISTICAS GENERALES
El cobre es estético, dúctil y maleable
El cobre es un excelente conductor del calor
El cobre tiene propiedades bactericidas
El cobre es un gran conductor eléctrico
El cobre tiene alta resistencia ante la corrosión
CARACTERISTICAS FISICAS
Tiene un punto de fusión de 1083ºC
Peso específico es de 8920 kg/m3
Peso atómico del cobre es de 63,54
De color rojizo Material abundante en la
Naturaleza Material fácil y barato de
reciclar Resistente a la corrosión y
oxidación Después de la plata es el de
mayor conductividad eléctrica
CARACTERISTICAS MECANICAS
De fácil mecanizado Muy maleable Muy dúctil Material blando Permite la fabricación de
piezas por fundición y moldeo
Material soldable Permite tratamiento
térmico, Temple y recocido aplicaciones criogénicas
CARACTERISTICAS QUIMICAS
Presenta estados de oxidación bajos, Expuesto al aire, el color rojo salmón inicial se torna rojo violeta por la formación de óxido cuproso (Cu2O) para ennegrecerse posteriormente por la formación de óxido cúprico (CuO).
Expuesto largo tiempo al aire húmedo, forma una capa adherente e impermeable de carbonato básico (carbonato cúprico) de color verde y venenoso.
PROPIEDADES GENERALES
De símbolo Cu Es uno de los metales de
mayor uso De apariencia metálica Es uno de los elementos de
transición de la tabla periódica Su número atómico es 29 Su punto de ebullición es de
unos 2.567 °C Su densidad de 8,9 g/cm3 Su masa atómica es 63,546
PROPIEDADES FISICAS
• Debido a su uso industrial en múltiples aplicaciones, es el tercer metal, después del hierro y del aluminio, más consumido en el mundo, y después de la plata, es el elemento con mayor conductividad eléctrica y térmica.
• tiene un precio accesible y se recicla de forma indefinida
• Este metal también posee una gran maleabilidad, y además es dúctil, cosa que permite la fabricación y obtención de láminas o hilos bastante finos
PROPIEDADES MECANICAS
Admite procesos de fabricación de deformación como laminación o forja, y procesos de soldadura y sus aleaciones adquieren propiedades diferentes con tratamientos térmicos como temple y recocido. En general, sus propiedades mejoran con bajas temperaturas lo que permite utilizarlo en aplicaciones criogénicas.
OBTENCION DEL COBRE
PROCESO DE OBTENCIÓN DEL COBRE
El cobre está presente en la corteza terrestre principalmente en forma de minerales sulfurados como la calcopirita (CuFeS2), bornita (Cu5FeS4) y calcosina (Cu2S). El contenido en cobre de estos minerales es bajo, alrededor de un 0.5% en minas a cielo abierto y hasta un 2% en minas subterráneas.
PRODUCCION DEL COBRE
El cobre aparece vinculado en su mayor parte a minerales sulfurados, aunque también se lo encuentra asociado a minerales oxidados que se encuentran en forma de roca.
Mineral Oxidado
Mineral Sulfurado
• Chancado: etapa en la cual grandes máquinas reducen las rocas a un tamaño uniforme de no más de 1,2 cm.
• Molienda: grandes molinos continúan reduciendo el material, hasta llegar a unos 0,18 mm, con el que se forma una pulpa con agua y reactivos que es llevada a flotación, en donde se obtiene concentrado de cobre.
En esta parte, el proceso el cobre puede tomar dos caminos depende de la composición en la que se encontró el mineral, sulfurado o oxidado.
Mineral Oxidado (combinado con oxigeno)
• Lixiviación: Las pilas de material mineralizado se riegan con una solución de agua con ácido sulfúrico que disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados, formando una solución de sulfato de cobre. Esta solución se escurre a través de la pila, se recoge, luego se purifica y se concentra antes de llevarla al electro-obtención.
• Electro-obtención: Es una electrólisis, es decir un proceso mediante el cual se separa un compuesto cobre en este caso, de otros, usando para ello la electricidad. Así, se recupera el cobre desde la solución desarrollada en la lixiviación, obteniéndose cátodos de la más alta pureza (99,99%).
• Cátodos: Los cátodos obtenidos son examinados cuidadosamente. Aquellos seleccionados son apilados, pesados y embalados para su despacho.
Mineral Sulfurado (combinado con azufre)
• Flotación: En esta etapa se genera espuma, cuyas burbujas atrapan el cobre y otros minerales sulfurados contenidos en la pulpa. Luego de varios ciclos, se recolecta y se seca esta espuma para obtener el concentrado de cobre que continúa su purificación.
• Fundición: Para separar el cobre de otros minerales e impurezas, el concentrado de cobre seco se trata a grandes temperaturas en hornos especiales. Luego de varios procesos se obtiene cobre RAF (refinado a fuego) el que es moldeado en placas de un peso aproximado de 225 kg, llamadas ánodos.
• Electro-refinación: Los ánodos provenientes de la fundición se llevan a celdas electrolíticas para su refinación. De este proceso se obtienen cátodos de alta pureza. 99,99 % de cobre.
Aleaciones De
Cobre
Aleaciones a partir del cobreSe trata de un metal de transición de color rojizo y brillo metálico que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia del cobre, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad. Dureza Mohs: 3,0Estado ordinario: Sólido (diamagnético)Punto de ebullición: 3200 °KEntalpía de vaporización: 300kJ/molEntalpía de fusión:13,1 kJ/mol
Sin embargo, el cobre puro no puede servir para todos los usos, sobre todo para los que requieren gran resistencia mecánica, buena maquinabilidad, gran resistencia a las temperaturas elevadas, desgaste, etc. En estos casos se debe recurrir a ALEACIONES, es decir, combinaciones del cobre con otros metales como zinc, aluminio, estaño, níquel, hierro, etc.
Entre los distintos tipos de aleaciones tenemos los siguientes:
Entre las clases de aleaciones mas comunes tenemos:•Bronce •Latón Y otras aleaciones menos concentradas como las de alto contenido de cobre.
bronce
latónOtras alecciones
Bronce
Exceptuando al acero, las aleaciones de bronce son superiores a las de hierro en casi todas las aplicaciones. Por su elevado calor específico, el mayor de todos los sólidos, se emplea en aplicaciones de transferencia del calor.
Propiedades mecánicas:Elongación: < 65 %Dureza Brinell: 70 a 200Módulo de elasticidad: 80 a 115 GPaResistencia a la cizalla: 230 a 490 MPaResistencia a la tracción: 300 a 900 MPa
latón
El latón, es una aleación de cobre y zinc. Las proporciones de cobre y zinc pueden variar para crear una variedad de latones con propiedades diversas. En los latones industriales el porcentaje de Zn se mantiene siempre inferior al 50%
Entre los distintos tipos de latón tenemos:
•Latones de primer título, con porcentaje de Zn inferior a 33% * Latones de segundo título, con porcentaje de Zn de 33 a 45% * Latones de tercer título con porcentajes de Zn superior a 50% para actividades industriales.
CONCLUSIÓN
El cobre es una sustancia indispensable en nuestra vida y subsistencia diaria para alguno, dese tiempos antiguos hemos explotado las capacidades de este material y modificarlo hasta alcanzar nuevas formas de sustancias importantes para la humanidad por medio de las increíbles ventajas que posee, desde la gran conductibilidad hasta su versátil manejabilidad. comenzando con la fuerte extracción, separación, aleación y el acabado final para entregar un material de suma importancia para la sociedad actual y en toda la historia.