¿De dónde se obtiene el cobre?

El cobre es un metal de transición de color rojizo y brillo metálico. Debido a su alta conductividad eléctrica y a su maleabilidad, el cobre es el material más utilizado tanto para fabricar cables eléctricos, como otros componentes eléctricos y electrónicos.

Es el tercer metal más consumido en el mundo, después del hierro y del aluminio.

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¿Cómo se obtiene el cobre?

Los principales países productores de cobre son Chile, China, Perú, Estados Unidos y República Democrática del Congo. El cobre se extrae de minas, donde puede encontrarse formando minerales sulfurados o minerales oxidados.

Los minerales oxidados, cuprita (Cu₂O) y melaconita (CuO), se encuentran en la parte superior de la corteza terrestre, mientras que los sulfurados, las piritas (calcosina (Cu₂S) y covellina (CuS), se encuentran por debajo de la capa freática. Además, en estas minas se pueden encontrar minerales de malaquita (Cu₂CO₃(OH)₂), azurita (Cu₃(CO₃)₂(OH)₂) y bornita (Cu₅FeS₄).

El proceso de obtención del cobre depende de si se encuentra en forma de minerales oxidados o sulfurados. Si se encuentra en forma de óxidos, se obtiene mediante un proceso hidrometalúrgico, mientras que si se encuentra formando sulfuros se obtiene mediante un proceso pirometalúrgico.

Etapas del proceso pirometalúrgico

• Concentración. Se caliente el compuesto metálico hasta cierta temperatura, pero sin llegar a la fusión. De esta manera, se eliminan algunos compuestos volátiles y se logra eliminar parte del azufre.
• Tostación parcial, seguido de una fusión a mata. Con la tostación parcial se logra disminuir aún más el contenido de azufre. Luego, con la fusión a mata se logra concentrar el cobre. La mata es un concentrado que contiene la mayor parte del cobre y otros metales preciosos.
• Tostación a muerte. Se convierte todo el azufre en forma de sulfuros, que es insoluble en ácidos, en sulfatos y óxidos, para luego ser eliminados utilizando ácidos.
• Tostación por fluidificación. Se pasa aire comprimido para que los granos de compuestos metálicos se separen.
• Fusión del cobre. Se concentra el cobre, pues cuando se funden los compuestos metálicos, queda un sobrenadante de compuestos ligeros llamado escoria, que se puede separar de forma simple. En el fondo queda un concentrado de cobre y otros metales.
• Conversión de la mata. Consiste en una serie de procesos (inyección de gas natural, calentamiento, electrolíticos) para concentrar y purificar el cobre hasta convertirlo en cobre blíster, que es un cobre con aproximadamente un 99.5 % de pureza.
• Refinado reductor. Se elimina el oxígeno del cobre blíster por transferencia con gas propano, que se quema junto al oxígeno. De esta manera, el metal obtenido tiene una pureza del 99.5 % de cobre.
• Refinado electrolítico. Se utiliza para lograr cobre de pureza 99,99 % y para recuperar metales preciosos. Consiste en la disolución de ánodos de cobre para que el cobre se deposite sobre cátodos de cobre.

Etapas del proceso hidrometalúrgico

• Lixiviación. Se extraen, mediante el uso de ácidos, los iones metálicos que contiene un mineral.
• Purificación y concentración. Se concentra y purifica la disolución de iones metálicos obtenida luego del proceso de lixiviación, y se obtiene una solución más concentrada en cobre.
• Electrólisis. La solución concentrada se somete a electrólisis con ánodos de aleación de plomo con antimonio y cátodos de cobre metálico. Se obtiene cobre sólido de una pureza de 99,99 %.
• Reciclaje. El cobre es 100 % reciclable. Cuando los residuos son de cobre puro, se funden directamente. Si el residuo contiene óxido, también se funde, y forma ánodos que se volverán más puros cuando son sometidos a la electrorrefinación. Cuando se obtiene de aleaciones como latón o bronce, se funde, y se extrae el cobre, y se vuelve a pasar por el proceso de refinado.

Propiedades del cobre

Propiedades físicas del cobre

• Es el segundo elemento de mayor conductividad eléctrica y térmica, después de la plata.
• Puede formar aleaciones con otros metales.
• Es resistente a la corrosión y a la oxidación.

Propiedades químicas del cobre

• Presenta principalmente estado de oxidación 2+, aunque también puede reaccionar con estado de oxidación 1+.
• Cuando está expuesto al aire, inicialmente forma óxido cuproso (Cu₂O) y luego forma óxido cúprico (CuO).
• Cuando está expuesto mucho tiempo al aire forma carbonato cúprico (CuCO₃) que es venenoso.
• Reacciona con ácido sulfúrico para formar sulfuros.
• El ácido cítrico disuelve el óxido de cobre.

Propiedades mecánicas del cobre

• Es fácil de mecanizar.
• Es dúctil y maleable, lo que permite fabricar hilos y capas muy delgadas.
• Es un metal blando.
• Soporta procesos de laminación y soldadura, así como tratamientos térmicos.
• Sus propiedades mecánicas mejoran en bajas temperaturas.

Usos y aplicaciones del cobre

1. Agricultura. El sulfato de cobre (CuSO₄) se utiliza como fertilizante y pesticida, así como conservante de la madera.

2. Monedas. Desde la Edad Antigua, el cobre metálico fue utilizado en la fabricación de monedas.
3. Electricidad. El cobre se utiliza para fabricar cables eléctricos. Además, se usa para fabricar componentes de generadores, motores y transformadores.
4. Telecomunicaciones. Muchos cables telefónicos se fabrican de cobre.
5. Informática. Los equipos informáticos tienen cobre en sus circuitos integrados y en el cableado interno.
6. Medios de transporte. El cobre se utiliza para fabricar radiadores y parte de los componentes eléctricos de los vehículos de transporte.
7. Construcción. El cobre, por su resistencia a la corrosión y sus propiedades antibacterianas, se utiliza para fabricar cañerías de agua. En este sentido, reemplaza al plomo, que puede causar envenenamiento.
8. Ornamentación. Se utiliza en la construcción de fachadas, tejados, puertas y ventanas, con una función decorativa. También se utiliza como sulfato de cobre para la decoración de azulejos y cerámica.

Aleaciones de cobre

Existen muchas aleaciones de cobre, que son utilizadas con distintos objetivos. Algunas son:

• Latón. Es una aleación de cobre con zinc y 2 % o 3 % de otros metales. El latón tiene mayor resistencia a la corrosión que el cobre puro. Además, permite conexiones herméticas. Se utiliza para tuberías de agua, calefacción y gas.
• Bronce. Es una aleación de cobre con estaño. El bronce tiene mayor dureza, durabilidad y resistencia a la corrosión que el cobre. Se utiliza en productos de fundición.
• Alpaca. Es una aleación de cobre con níquel y zinc. También llamada plata alemana, la alpaca se utiliza en la fabricación de cubiertos, monedas e instrumentos musicales. Además, por su resistencia a la corrosión, se utiliza en centrales eléctricas, en la fontanería y en la industria química.

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Referencias

• “Metalurgia del cobre” En: es.wikipedia.org Disponible en: https://es.wikipedia.org Consultado: 8 de octubre de 2022.
• “Cobre” En: es.wikipedia.org Disponible en: https://es.wikipedia.org Consultado: 8 de octubre de 2022.
• “Cobre” En: ocw.unican.es Disponible en: https://ocw.unican.es Consultado: 8 de octubre de 2022.
• “PROCESO DE REFINACIÓN ELECTROLÍTICA” En: www.ccm.cl Disponible en: https://www.ccm.cl Consultado: 8 de octubre de 2022.
• Moratal, Mascarell, José María. (2000) “Tema_1B_ObtencionMetales” En: www.uv.es Disponible en: https://www.uv.es Consultado: 8 de octubre de 2022.